Utviklingsstatus og utsikter til DC-motorhastighetsreguleringskrets
I prosessen med moderne industriell produksjon er det nesten ingen plass uten bruk av elektrisk drift. Med kontinuerlig forbedring av produksjonsteknologi, produktkvalitet og produksjon, kreves det flere og flere produksjonsmaskiner for å realisere automatisk hastighetsregulering. Det elektriske drivsystemet med justerbar hastighet kan deles inn i DC-hastighetsregulering og AC-hastighetsregulering. DC-motor har utmerkede hastighetsreguleringsegenskaper, jevn og praktisk hastighetsregulering, enkel å jevne hastighetsregulering i et stort område, stor overbelastningskapasitet, tåler hyppige støtbelastninger, kan realisere hyppig trinnløs rask oppstart, bremsing og reversering, og kan møte ulike spesielle driftskrav i produksjonsprosessens automatiseringssystem. Så langt er det fortsatt mye brukt i metallskjærende maskinverktøy, papirmaskiner og andre felt som krever høyytelses kontrollerbar elektrisk stasjon, Derfor er DC-hastighetsreguleringssystem fortsatt mye brukt i ulike produksjonsavdelinger med høye krav til automatisk kontroll. Det er den viktigste formen for hastighetsreguleringssystem frem til nå. DC-motorer er delt inn i to kategorier: kommutator og ikke-kommutator. Børsteløs DC-motor er utviklet på grunnlag av børsteløs DC-motor. I 1831 oppdaget Faraday fenomenet elektromagnetisk induksjon, som la det teoretiske grunnlaget for moderne motor.
Den første likestrømsmotoren ble vellykket utviklet på 1840-tallet. Det tok omtrent 70 år før DC-motoren ble moden. Med utvidet bruk blir kravene til DC-motor høyere og høyere. Åpenbart begrenser kontaktkommuteringsanordningen bruken av børste DC-motor i mange anledninger. For å erstatte den mekaniske kontaktenheten til børstekommutatorstrukturen til børstens likestrømsmotor, har folk gjort en langsiktig utforskning. Allerede i 1915 oppfant amerikanske langmil kvikksølvlikeretteren som styrte nettet og laget inverterenheten fra DC til AC; På 1930-tallet ble det foreslått å bruke ionanordning for å realisere den såkalte kommutatormotoren der statorviklingen til motoren byttes ut i henhold til rotorposisjonen. Denne typen motor har ingen praktisk betydning på grunn av sin dårlige pålitelighet, lave effektivitet og tunge og komplekse hele enheten. Den raske utviklingen av vitenskap og teknologi har brakt et sprang innen halvlederteknologi. Den vellykkede utviklingen av byttetransistorer har brakt vitalitet til etableringen av en ny motor - en børsteløs likestrømsmotor.
Utviklingsstatus og utsikter til DC-motorhastighetsreguleringskrets
I 1955 søkte D. Harrison og andre i USA for første gang om patent for å erstatte motorbørstekontakten med transistorkommutasjonslinje, som er prototypen på børsteløs likestrømsmotor. Den er sammensatt av effektforsterkningsdel, signaldeteksjonsdel, magnetisk polkropp og transistorsvitsjekrets. Dens arbeidsprinsipp er at når rotoren roterer, induseres et periodisk signalpotensial i signalviklingen W1 eller W2. Dette signalet slår på henholdsvis transistorene BG1 og BG2, noe som får kraftviklingene W1 og W2 til å mate etter tur, det vil si at kommutering blir realisert. Problemet er at for det første, når rotoren ikke roterer, er det ikke noe indusert potensial i signalviklingen, transistoren er ikke forspent, og kraftviklingen kan ikke mate, så denne børsteløse motoren har ikke noe startmoment; for det andre, på grunn av den lille brattheten i forkanten til signalpotensialet, er strømforbruket til transistoren stort. For å overvinne disse ulempene bruker folk kommutatoren til sentrifugalanordningen eller plasserer hjelpemagnetisk stål på statoren for å sikre pålitelig start av motoren, men strukturen til førstnevnte er kompleks, mens sistnevnte fortsatt trenger ekstra startpuls; Så, etter gjentatte eksperimenter og kontinuerlig praksis, fant folk endelig den mekaniske kommuteringsenheten ved å bruke posisjonssensor og elektronisk kommuteringskrets for å erstatte den børsteløse DC-motoren, noe som åpnet opp en ny måte for utviklingen av børsteløs DC-motor. På begynnelsen av 1960-tallet kom posisjonssensor av nærhetsbrytertype, posisjonssensor av elektromagnetisk resonanstype og posisjonssensor av høyfrekvent koblingstype som virker for å nærme seg noe ut etter hverandre, og deretter kom ut Magnetoelektriske koblinger og fotoelektriske posisjonssensorer. rask utvikling av halvlederteknologi, folk er interessert i Hall-effekten oppdaget av American Hall i 1879. Etter mange anstrengelser ble den børsteløse DC-motoren med hjelp av Hall-effekten vellykket prøveprodusert i 1962. Med fremveksten av magnetisk følsom diode som er tusenvis av ganger mer følsom enn Hall-elementet, tidlig på 1970-tallet ble en børsteløs DC-motor med hjelp av magnetisk følsom diode utviklet.
Mens de utvikler ulike typer posisjonssensorer, prøver folk å finne en børsteløs DC-motor uten ekstra posisjonssensorstruktur. I 1968 ble w. mieslinger fra den tidligere Forbundsrepublikken Tyskland foreslo en ny metode for å realisere kommutering ved kapasitiv faseforskyvning: på dette grunnlaget utviklet R. hanitsh fra den tidligere Forbundsrepublikken Tyskland med suksess en børsteløs likestrømsmotor uten ekstra posisjonssensor for å realisere kommutering med kombinasjon av digital ringfordeler og nullkryssingsdiskriminator. Folk har vært forpliktet til forskning på posisjonssensorløs. I henhold til metoden for rotorpolposisjonsidentifikasjon av synkronmotor, oppnås rotorpolposisjonen til børsteløs likestrømsmotor indirekte ved å bruke den induserte elektromotoriske kraften (spenningen) til statorviklingen, det vil si indirekte deteksjonsmetode. Sammenlignet med den direkte deteksjonsmetoden er posisjonssensoren utelatt, noe som kan forenkle kompleksiteten til den originale motorkroppsstrukturen. Den er spesielt egnet for børsteløs DC-motor med liten størrelse og liten kapasitet. Siden 1980-tallet, med den raske utviklingen av mikrodatamaskinteknologi, har den børsteløse DC-motoren uten rotorposisjonssensor gått inn i det praktiske stadiet; I tillegg, med bruk av multifunksjonelle sensorer, har en sensor blitt brukt i det børsteløse DC-motorens servodrivsystem for å oppdage rotorpolposisjon, hastighet og servoposisjon samtidig.
Utviklingsstatus og utsikter til DC-motorhastighetsreguleringskrets
Siden fødselen av halvlederteknologi på slutten av 1950-tallet er utviklingshastigheten veldig rask, og ytelsen til krafthalvlederenheter har blitt gradvis forbedret. Samtidig har dens tilsvarende drivkrets også utviklet seg raskt. Nå kan én drivkrets drive trefase- og seksbrytere, noe som i stor grad forenkler den perifere kretsen.
Krets, spesielt utformingen av drivkretsen. Samtidig har bruken av høyytelses permanentmagnetmaterialer, som samariumkobolt og neodymjernbor, lagt et solid grunnlag for den brede bruken av børsteløs likestrømsmotor.
I noen spesielle bruksområder som krever høy effektivitet og høy effekttetthet, indikerer det de lyse utsiktene til børsteløs DC-motordrift. Den internasjonale utviklingsvarmen til børsteløs DC-motor og dens drivsystem fra alle aspekter vil fortsette. Som et resultat vil børsteløs DC-motor fortsette å bli gjenstand for høyytelses posisjonsfri servoenhet i fremtiden.
Spesiell kontrollerbar DC-strømforsyning er nødvendig i DC elektrisk drivsystem Følgende: For det første brukte det originale DC-hastighetsreguleringssystemet konstant DC-spenning for å levere strøm til ankeret til DC-motoren, og realiserte hastighetsregulering ved å endre motstanden i ankerkretsen. Denne metoden er enkel, lett å produsere og billig. Imidlertid er ulempene lav effektivitet, myke mekaniske egenskaper og kan ikke justere hastigheten jevnt i et bredt spekter, så det brukes sjelden for tiden. For det andre, på slutten av 1930-tallet, dukket det opp en generatormotor (også kjent som roterende omformergruppe). Med bruk av magnetisk forsterker, motorekspander, tyristor og andre kontrollenheter, kan utmerket hastighetsregulering oppnås, for eksempel bredt hastighetsreguleringsområde (10:1 til dusinvis av:1), liten hastighetsendring og jevn hastighetsregulering, spesielt når motoren bremses ned, kan svinghjulets treghet på motorakselen enkelt føres tilbake til strømnettet gjennom generatoren. På denne måten kan man på den ene siden oppnå jevne bremseegenskaper, på den andre siden kan energitapet reduseres og effektiviteten forbedres. Den største ulempen med generatoren og motorhastighetsreguleringssystemet er imidlertid at det må legges til to roterende motorer som tilsvarer hastighetsreguleringsmotoren og noe ekstra eksitasjonsutstyr, så det er vanskelig å opprettholde volumet.
Utviklingsstatus og utsikter til DC-motorhastighetsreguleringskrets
DC-motorer er delt inn i to kategorier: kommutator og ikke-kommutator. DC-motorhastighetsreguleringssystem brukte først konstant likespenning for å levere strøm til DC-motoren, og realiserte hastighetsregulering ved å endre motstanden i ankerkretsen. Denne metoden er enkel, lett å produsere og billig; Imidlertid er ulempene lav effektivitet og myke mekaniske egenskaper, som ikke kan oppnå bred og jevn hastighetsreguleringsytelse. Denne metoden er kun anvendelig på enkelte felt med lav effekt og ingen hastighetsreguleringsområde Close. På slutten av 1930-tallet gjorde fremveksten av generator og motorsystem DC-motor med utmerket hastighetsreguleringsytelse mye brukt. Denne kontrollmetoden kan oppnå bredt hastighetsreguleringsområde, liten hastighetsendringshastighet og jevn hastighetsreguleringsytelse. Imidlertid er de største ulempene med denne metoden stor systemvekt, stor arealbeslag, lav effektivitet og vanskelig vedlikehold. I de siste årene, med den raske utviklingen av kraftelektronisk teknologi, har DC-motorhastighetsreguleringssystemet drevet av tyristoromformer erstattet generatoren og motorhastighetsreguleringssystemet, og hastighetsreguleringsytelsen har langt overgått den til generatoren, dynamisk ytelse og pålitelighet . Utviklingen av IGBT og andre høyeffektsenheter innen kraftelektronikk-teknologi erstatter tyristorer, og et DC-hastighetsreguleringssystem med bedre ytelse har dukket opp. I lang tid har forskningen innen simuleringsfeltet fokusert på etablering av simuleringsmodell, det vil si at etter etableringen av systemmodellen, bør en algoritme utformes for å gjøre systemmodellen akseptert av datamaskinen, og deretter kompileres til dataprogram og kjøre på datamaskinen. Derfor har ulike simuleringsalgoritmer og simuleringsprogramvare blitt født etter hverandre.
Fordi det er lite forskning på modelletablering og simuleringseksperiment, tar modellering vanligvis lang tid. Samtidig må analysen av simuleringsresultater også stole på relevante eksperter, og det er mangel på direkte veiledning for beslutningstakere, noe som i stor grad hindrer beslutningstaking. Det hindrer popularisering og anvendelse av simuleringsteknologi.
Simulink, et dynamisk systemsimuleringsverktøy levert av MATLAB, er det kraftigste, mest utmerkede og enkle å bruke blant mange simuleringsprogramvare. Det løser effektivt problemene i simuleringsteknologien ovenfor. I Simulink vil modelleringen av systemet bli veldig enkel, og simuleringsprosessen er interaktiv, slik at simuleringsparametrene kan endres etter eget ønske, og de modifiserte resultatene kan oppnås umiddelbart. I tillegg kan simuleringsresultatene analyseres og visualiseres ved å bruke ulike analyseverktøy i MATLAB.
Simulink kan gå utover den ideelle lineære modellen for å utforske mer realistiske modeller av ikke-lineære problemer, slik som friksjon, luftmotstand, girinngrep og andre naturfenomener i den virkelige verden; Den kan simulere store stjerner og små molekylære atomer. Den kan modellere og simulere et bredt spekter av objekter, som enten kan være mekaniske, elektroniske og andre reelle enheter, eller ideelle systemer. Det kan simulere kompleksiteten til dynamisk system, som kan være kontinuerlig, diskret eller hybrid. Simulink vil gjøre datamaskinen din til et laboratorium, som kan brukes til å modellere og simulere ulike systemer som eksisterer, ikke eksisterer, eller til og med det motsatte i virkeligheten.
De tradisjonelle forskningsmetodene omfatter hovedsakelig analytisk metode, eksperimentell metode og simuleringseksperiment. De to første metodene har ikke bare sine egne fordeler, men har også forskjellige begrensninger. Med utviklingen av produksjonsteknologi stilles det høyere krav til elektrisk kjøring ved start og bremsing, forover- og bakoverrotasjon, hastighetsreguleringsnøyaktighet, hastighetsreguleringsområde, statiske egenskaper, dynamisk respons og så videre krav, som krever utstrakt bruk av hastighet reguleringssystem. På grunn av den gode hastighetsreguleringsytelsen og dreiemomentkontrollytelsen til DC-motoren, har DC-hastighetsreguleringssystem blitt brukt siden 1930-tallet. Utviklingsprosessen er som følger: fra den tidligste styringen av roterende omformerenhet til kontroll av forsterker og magnetisk forsterker. Videre er DC-hastighetsregulering realisert med statisk tyristoromformer og analog kontroller. Senere brukes PWM-kontrollkretsen sammensatt av kontrollerbar likeretter og høyeffekttransistor for å realisere digital DC-hastighetsregulering, som kontinuerlig forbedrer systemets hastighet, kontrollerbarhet og økonomi. Den kontinuerlige forbedringen av hastighetsreguleringsytelsen gjør bruken av DC hastighetsreguleringssystem mer og mer utbredt.
Utviklingsstatus og utsikter til DC-motorhastighetsreguleringskrets
Med utviklingen av produksjonsteknologi stilles det høyere krav til DC elektrisk drift ved start og bremsing, forover og bakover rotasjon, reguleringsnøyaktighet, hastighetsreguleringsområde, statiske egenskaper og dynamisk respons, noe som krever et stort antall DC hastighetsreguleringssystemer. Derfor vil forskningen på DC hastighetsreguleringssystem være mer i dybden.
DC-motor er den tidligste motoren og den tidligste motoren for å realisere hastighetsregulering. I lang tid har DC-motoren inntatt den dominerende posisjonen for hastighetskontroll. På grunn av sine gode lineære hastighetsreguleringsegenskaper, enkel kontrollytelse, høy effektivitet og utmerket dynamisk ytelse, er den fortsatt det beste valget for de fleste hastighetsreguleringskontrollmotorer. Derfor er det av stor betydning å studere hastighetsreguleringskontrollen til DC-motoren. Ankerspenningen til DC-motoren tilføres av den trefasede tyristor-likeretterkretsen gjennom utjevningsreaktoren L, og kontrollvinkelen til tyristoren justeres ved å endre utløserfaseskiftende styresignal UC, for å endre utgangsspenningen av likeretteren og realisere hastighetsreguleringen til DC-motoren. Figur 1-1 er et skjematisk diagram av tyristor DC-motorhastighetsreguleringssystem. På figuren er VT en tyristorstyrbar likeretter. Ved å justere kontrollspenningen Uc til triggerenheten for å flytte fasen til triggerpulsen, kan den gjennomsnittlige likerettede spenningen UD endres for å oppnå jevn hastighetsregulering.
