Ontwikkelingsstatus en vooruitzicht van DC-motorsnelheidsregelcircuit:
In het proces van de moderne industriële productie is er vrijwel geen plaats zonder het gebruik van elektrische aandrijving. Met de voortdurende verbetering van de productietechnologie, productkwaliteit en output zijn er steeds meer productiemachines nodig om automatische snelheidsregeling te realiseren. Het elektrische aandrijfsysteem met instelbare snelheid kan worden onderverdeeld in DC-snelheidsregeling en AC-snelheidsregeling. DC-motor heeft uitstekende snelheidsregeleigenschappen, soepele en handige snelheidsregeling, gemakkelijk te regelen snelheidsregeling in een groot bereik, grote overbelastingscapaciteit, bestand tegen frequente schokbelastingen, kan frequent traploos snel starten, remmen en achteruit draaien realiseren, en kan voldoen aan verschillende speciale bedieningsvereisten in het automatiseringssysteem van het productieproces. Tot nu toe wordt het nog steeds veel gebruikt in gereedschapsmachines voor het snijden van metaal, papiermachines en andere gebieden die een krachtige, regelbare elektrische aandrijving vereisen. Daarom wordt het DC-snelheidsregelsysteem nog steeds veel gebruikt in verschillende productieafdelingen met hoge eisen aan automatische besturing. Het is tot nu toe de belangrijkste vorm van snelheidsregelsysteem. DC-motoren zijn onderverdeeld in twee categorieën: commutator en niet-commutator. Borstelloze DC-motor is ontwikkeld op basis van een borstelloze DC-motor. In 1831 ontdekte Faraday het fenomeen elektromagnetische inductie, dat de theoretische basis legde voor de moderne motor.
De eerste gelijkstroommotor werd met succes ontwikkeld in de jaren 1840. Het duurde ongeveer 70 jaar voordat de gelijkstroommotor volwassen was. Met de uitbreiding van het gebruik worden de eisen voor DC-motoren steeds hoger. Het is duidelijk dat het contactcommutatieapparaat de toepassing van een gelijkstroomborstelmotor in veel gevallen beperkt. Om het mechanische contactapparaat van de borstelcommutatorstructuur van de borstel-DC-motor te vervangen, hebben mensen een langetermijnverkenning gedaan. Al in 1915 vond de Amerikaanse Langmil de kwikgelijkrichter uit die het elektriciteitsnet bestuurde en maakte hij het inverterapparaat van DC naar AC; In de jaren dertig werd voorgesteld om met behulp van een ionenapparaat de zogenaamde commutatormotor te realiseren, waarbij de statorwikkeling van de motor wordt vervangen afhankelijk van de rotorpositie. Dit soort motor heeft geen praktische betekenis vanwege de slechte betrouwbaarheid, het lage rendement en het zware en complexe hele apparaat. De snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie heeft een sprong voorwaarts in de halfgeleidertechnologie teweeggebracht. De succesvolle ontwikkeling van de schakeltransistor heeft de creatie van een nieuwe motor nieuw leven ingeblazen: een borstelloze gelijkstroommotor.
Ontwikkelingsstatus en vooruitzicht van DC-motorsnelheidsregelcircuit:
In 1955 vroegen D. Harrison en anderen in de Verenigde Staten voor het eerst een patent aan om het motorborstelcontact te vervangen door een transistorcommutatielijn, het prototype van een borstelloze gelijkstroommotor. Het is samengesteld uit een vermogensversterkingsgedeelte, een signaaldetectiegedeelte, een magnetisch poollichaam en een transistorschakelcircuit. Het werkingsprincipe is dat wanneer de rotor draait, een periodieke signaalpotentiaal wordt geïnduceerd in de signaalwikkeling W1 of W2. Dit signaal schakelt respectievelijk de transistoren BG1 en BG2 in, waardoor de vermogenswikkelingen W1 en W2 beurtelings gevoed worden, dat wil zeggen dat commutatie wordt gerealiseerd. Het probleem is dat, ten eerste, wanneer de rotor niet draait, er geen geïnduceerd potentiaal in de signaalwikkeling is, de transistor niet bevooroordeeld is en de stroomwikkeling niet kan voeden, dus deze borstelloze motor heeft geen startkoppel; ten tweede is het stroomverbruik van de transistor groot vanwege de kleine voorflanksteilheid van het signaalpotentiaal. Om deze nadelen te overwinnen, gebruiken mensen de commutator van een centrifugaalapparaat of plaatsen ze magnetisch hulpstaal op de stator om een betrouwbare start van de motor te garanderen, maar de structuur van de eerste is complex, terwijl de laatste nog steeds een extra startpuls nodig heeft; Toen, na herhaalde experimenten en voortdurende oefening, vonden mensen eindelijk het mechanische commutatieapparaat met behulp van een positiesensor en een elektronisch commutatiecircuit om de borstelloze gelijkstroommotor te vervangen, wat een nieuwe weg opende voor de ontwikkeling van een borstelloze gelijkstroommotor. In het begin van de jaren zestig kwamen de positiesensor van het naderingsschakelaartype, de positiesensor van het elektromagnetische resonantietype en de hoogfrequente positiesensor van het koppelingstype, die werken om iets te naderen, de een na de ander uit, en kwamen toen uit Magneto-elektrische koppeling en foto-elektrische positiesensoren. Met de snelle ontwikkeling van halfgeleidertechnologie, mensen zijn geïnteresseerd in het Hall-effect ontdekt door American Hall in 1960. Na vele inspanningen werd de borstelloze DC-motor met behulp van Hall-effect met succes getest in 1879. Met de opkomst van magnetisch gevoelige diode die is duizenden malen gevoeliger dan het Hall-element, werd in het begin van de jaren zeventig een borstelloze gelijkstroommotor met behulp van een magnetisch gevoelige diode met succes ontwikkeld.
Bij het ontwikkelen van verschillende soorten positiesensoren, proberen mensen een borstelloze gelijkstroommotor te vinden zonder extra positiesensorstructuur. In 1968, w. mieslinger van de voormalige Bondsrepubliek Duitsland stelde een nieuwe methode voor om commutatie door capacitieve faseverschuiving te realiseren: op basis hiervan ontwikkelde R. hanitsh van de voormalige Bondsrepubliek Duitsland met succes een borstelloze gelijkstroommotor zonder extra positiesensor om commutatie met de combinatie van digitale ringverdeler en nuldoorgangsdiscriminator. Mensen hebben zich ingezet voor het onderzoek naar positiesensorloos. Volgens de methode van identificatie van de rotorpoolpositie van de synchrone motor, wordt de rotorpoolpositie van de borstelloze gelijkstroommotor indirect verkregen door gebruik te maken van de geïnduceerde elektromotorische kracht (spanning) van de statorwikkeling, dat wil zeggen de indirecte detectiemethode. In vergelijking met de directe detectiemethode wordt de positiesensor weggelaten, wat de complexiteit van de originele motorlichaamstructuur kan vereenvoudigen. Het is vooral geschikt voor borstelloze DC-motoren met een klein formaat en een kleine capaciteit. Sinds de jaren tachtig, met de snelle ontwikkeling van microcomputertechnologie, is de borstelloze gelijkstroommotor zonder rotorpositiesensor het praktische stadium ingegaan; Bovendien is met de komst van multifunctionele sensoren een sensor gebruikt in het borstelloze DC-motorservoaandrijfsysteem om tegelijkertijd de rotorpoolpositie, snelheid en servopositie te detecteren.
Ontwikkelingsstatus en vooruitzicht van DC-motorsnelheidsregelcircuit:
Sinds de geboorte van halfgeleidertechnologie aan het eind van de jaren vijftig is de ontwikkelingssnelheid erg snel en zijn de prestaties van vermogenshalfgeleiderapparaten geleidelijk verbeterd. Tegelijkertijd heeft het bijbehorende aandrijfcircuit zich ook snel ontwikkeld. Nu kan één aandrijfcircuit driefasige en zes schakelaars aansturen, wat het perifere circuit aanzienlijk vereenvoudigt.
Circuit, vooral het ontwerp van het aandrijfcircuit. Tegelijkertijd heeft de komst van hoogwaardige permanente magneetmaterialen, zoals samariumkobalt en neodymium-ijzerborium, een solide basis gelegd voor de brede toepassing van borstelloze gelijkstroommotoren.
In sommige speciale toepassingsgebieden die een hoog rendement en een hoge vermogensdichtheid vereisen, duidt dit op het heldere vooruitzicht van een borstelloze DC-motoraandrijving. De internationale ontwikkelingshitte van Brushless DC-motor en het aandrijfsysteem van alle aspecten zal doorgaan. Als gevolg hiervan zal de borstelloze gelijkstroommotor in de toekomst het object blijven van een krachtig, positievrij servo-apparaat.
Speciale regelbare DC-voeding is nodig in DC elektrisch aandrijfsysteem Het volgende: ten eerste gebruikte het originele DC-snelheidsregelsysteem constante DC-spanning om het anker van de DC-motor van stroom te voorzien, en realiseerde snelheidsregeling door de weerstand in het ankercircuit te veranderen. Deze methode is eenvoudig, gemakkelijk te vervaardigen en goedkoop. De nadelen zijn echter een laag rendement, zachte mechanische eigenschappen en kunnen de snelheid niet soepel in een breed bereik aanpassen, dus het wordt momenteel zelden gebruikt. Ten tweede verscheen aan het eind van de jaren dertig een generatormotor (ook bekend als een roterende convertorgroep). Met het gebruik van magnetische versterker, motorexpander, thyristor en andere regelapparatuur kunnen uitstekende snelheidsregelingsprestaties worden verkregen, zoals een breed snelheidsregelbereik (1930: 10 tot tientallen: 1), kleine snelheidsveranderingssnelheid en soepele snelheidsregeling, vooral wanneer de motor wordt afgeremd, kan de vliegwieltraagheid op de motoras eenvoudig via de generator worden teruggevoerd naar het elektriciteitsnet. Op deze manier kunnen enerzijds soepele remkarakteristieken worden verkregen, anderzijds kan energieverlies worden verminderd en kan de efficiëntie worden verbeterd. Het belangrijkste nadeel van het generator- en motorsnelheidsregelsysteem is echter dat het twee roterende motoren moet toevoegen die equivalent zijn aan de snelheidsregelmotor en sommige hulpbekrachtigingsapparatuur, dus het is moeilijk om het volume te handhaven.
Ontwikkelingsstatus en vooruitzicht van DC-motorsnelheidsregelcircuit:
DC-motoren zijn onderverdeeld in twee categorieën: commutator en niet-commutator. Het snelheidsregelsysteem van de gelijkstroommotor gebruikte eerst constante gelijkspanning om de gelijkstroommotor van stroom te voorzien en realiseerde snelheidsregeling door de weerstand in het ankercircuit te veranderen. Deze methode is eenvoudig, gemakkelijk te vervaardigen en goedkoop; De nadelen zijn echter een laag rendement en zachte mechanische eigenschappen, die geen brede en soepele snelheidsregelingsprestaties kunnen verkrijgen. Deze methode is alleen van toepassing op sommige velden met een laag vermogen en geen snelheidsregelbereik Sluiten. Aan het eind van de jaren dertig zorgde de opkomst van het generator- en motorsysteem ervoor dat DC-motoren met uitstekende snelheidsregelingsprestaties op grote schaal werden gebruikt. Deze regelmethode kan een breed snelheidsregelbereik, een kleine snelheidsveranderingssnelheid en soepele snelheidsregelingsprestaties verkrijgen. De belangrijkste nadelen van deze methode zijn echter het grote systeemgewicht, het grote landgebruik, het lage rendement en het moeilijke onderhoud. In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van vermogenselektronische technologie, heeft het DC-motorsnelheidsregelsysteem, aangedreven door een thyristorconverter, het generator- en motorsnelheidsregelsysteem vervangen, en de snelheidsregelprestaties hebben die van de generator, dynamische prestaties en betrouwbaarheid ver overtroffen. . De ontwikkeling van IGBT en andere krachtige apparaten in de vermogenselektronicatechnologie vervangt thyristors en er is een DC-snelheidsregelsysteem met betere prestaties ontstaan. Lange tijd heeft het onderzoek op het gebied van simulatie zich gericht op het opzetten van een simulatiemodel, dat wil zeggen dat na het opzetten van een systeemmodel een algoritme moet worden ontworpen om het systeemmodel door de computer te laten accepteren, en vervolgens gecompileerd tot computerprogramma en draaien op de computer. Daarom zijn verschillende simulatie-algoritmen en simulatiesoftware na elkaar geboren.
Omdat er weinig onderzoek is gedaan naar het opzetten van modellen en simulatie-experimenten, duurt het modelleren meestal lang. Tegelijkertijd moet de analyse van simulatieresultaten ook steunen op relevante experts, en is er een gebrek aan directe begeleiding voor besluitvormers, wat de besluitvorming sterk belemmert. Het belemmert de popularisering en toepassing van simulatietechnologie.
Simulink, een dynamische systeemsimulatietool van MATLAB, is de krachtigste, beste en meest gebruiksvriendelijke van de vele simulatiesoftware. Het lost effectief de problemen op in de bovenstaande simulatietechnologie. In Simulink wordt het modelleren van het systeem heel eenvoudig en is het simulatieproces interactief, zodat de simulatieparameters naar believen kunnen worden gewijzigd en de gewijzigde resultaten onmiddellijk kunnen worden verkregen. Daarnaast kunnen de simulatieresultaten worden geanalyseerd en gevisualiseerd met behulp van verschillende analysetools in MATLAB.
Simulink kan verder gaan dan het ideale lineaire model om meer realistische modellen van niet-lineaire problemen te verkennen, zoals wrijving, luchtweerstand, tandwieloverbrenging en andere natuurlijke fenomenen in de echte wereld; Het kan grote sterren en kleine moleculaire atomen simuleren. Het kan een breed scala aan objecten modelleren en simuleren, dit kunnen mechanische, elektronische en andere reële entiteiten zijn, of ideale systemen. Het kan de complexiteit van een dynamisch systeem simuleren, dat continu, discreet of hybride kan zijn. Simulink maakt van uw computer een laboratorium, dat kan worden gebruikt om verschillende systemen te modelleren en te simuleren die bestaan, niet bestaan, of zelfs het tegenovergestelde in werkelijkheid.
De traditionele onderzoeksmethoden omvatten voornamelijk analytische methode, experimentele methode en simulatie-experiment. De eerste twee methoden hebben niet alleen hun eigen voordelen, maar hebben ook verschillende beperkingen. Met de ontwikkeling van productietechnologie worden hogere eisen gesteld aan elektrische aandrijving bij starten en remmen, voorwaartse en achterwaartse rotatie, nauwkeurigheid van de snelheidsregeling, snelheidsregelbereik, statische kenmerken, dynamische respons en dergelijke vereisten, waarvoor uitgebreid gebruik van snelheid vereist is regelsysteem. Vanwege de goede snelheidsregelingsprestaties en koppelregelingsprestaties van DC-motoren, wordt het DC-snelheidsregelsysteem sinds de jaren dertig van de vorige eeuw gebruikt. Het ontwikkelingsproces is als volgt: van de vroegste besturing van een roterende convertoreenheid tot versterker- en magnetische versterkerbesturing. Verder wordt DC-snelheidsregeling gerealiseerd met een statische thyristoromvormer en analoge controller. Later wordt het PWM-regelcircuit, bestaande uit een regelbare gelijkrichter en een hoogvermogentransistor, gebruikt om digitale DC-snelheidsregeling te realiseren, die de snelheid, controleerbaarheid en economie van het systeem continu verbetert. De continue verbetering van de snelheidsregelprestaties maakt de toepassing van DC-snelheidsregelsysteem steeds breder.
Ontwikkelingsstatus en vooruitzicht van DC-motorsnelheidsregelcircuit:
Met de ontwikkeling van productietechnologie worden hogere eisen gesteld aan DC-elektrische aandrijving bij starten en remmen, voorwaartse en achterwaartse rotatie, regelnauwkeurigheid, snelheidsregelbereik, statische kenmerken en dynamische respons, wat een groot aantal DC-snelheidsregelsystemen vereist. Daarom zal het onderzoek naar het DC-snelheidsregelsysteem diepgaander zijn.
DC-motor is de vroegste motor en de vroegste motor om snelheidsregeling te realiseren. DC-motor heeft lange tijd de dominante positie ingenomen van snelheidsregeling. Vanwege zijn goede lineaire snelheidsregelingskenmerken, eenvoudige regelprestaties, hoge efficiëntie en uitstekende dynamische prestaties, is het nog steeds de beste keuze voor de meeste regelmotoren voor snelheidsregeling. Daarom is het van groot belang om de snelheidsregeling van de DC-motor te bestuderen. De ankerspanning van de gelijkstroommotor wordt geleverd door het driefasige thyristor-gelijkrichtercircuit via de afvlakreactor L, en de regelhoek van de thyristor wordt aangepast door het triggerfaseverschuivende stuursignaal UC te veranderen, om de uitgangsspanning te veranderen van de gelijkrichter en realiseer de snelheidsregeling van de gelijkstroommotor. Afbeelding 1-1 is het schematische diagram van het thyristor DC-motorsnelheidsregelsysteem. In de figuur is VT een door een thyristor bestuurbare gelijkrichter. Door de stuurspanning Uc van het triggerapparaat aan te passen om de fase van de triggerpuls te verplaatsen, kan de gemiddelde gelijkgerichte spanning UD worden gewijzigd om een soepele snelheidsregeling te realiseren.
