В настоящее время в основных сервоприводах в качестве основного блока управления используется цифровой сигнальный процессор (DSP), позволяющий реализовывать сложные алгоритмы управления и облегчающий цифровизацию, создание сетей и интеллектуальную работу. Для переключения мощности широко применяются схемы управления, разработанные на основе интеллектуальных силовых модулей (IPM); эти IPM оснащены встроенной внутренней схемой привода и содержат схемы обнаружения и защиты-, охватывающие такие условия, как перенапряжение, перегрузка по току, перегрев и пониженное напряжение. Кроме того, в основной силовой контур включена схема плавного-пуска, позволяющая смягчить воздействие на приводной блок во время процесса запуска.
Силовой привод сначала выпрямляет поступающую трехфазную-фазу питания-или электросети-через трехфазную-полную-мостовую схему выпрямления, чтобы получить соответствующую мощность постоянного тока. Эта выпрямленная мощность затем обрабатывается трехфазным синусоидальным напряжением ШИМ-инвертором для приведения в действие трехфазного синхронного серводвигателя переменного тока с постоянными магнитами. Всю работу силового привода можно просто описать как процесс преобразования переменного-постоянного-переменного тока. Топология первичной цепи блока выпрямления (переменного-постоянного тока) представляет собой трехфазную-полную-мостовую неуправляемую схему выпрямителя.
С широким распространением сервосистем эксплуатация, ввод в эксплуатацию и обслуживание сервоприводов стали важнейшими техническими вопросами в современном мире; следовательно, все большее число поставщиков услуг в области технологий промышленного управления проводят-углубленные технические исследования сервоприводов.
Сервоприводы являются жизненно важным компонентом современных систем управления движением и широко используются в автоматизированном оборудовании, таком как промышленные роботы и обрабатывающие центры с ЧПУ. В частности, сервоприводы, предназначенные для управления синхронными двигателями переменного тока с постоянными магнитами, оказались в центре внимания исследований как внутри страны, так и за рубежом. В современных конструкциях сервоприводов переменного тока обычно используется тройной -алгоритм управления контуром,-включающий контуры тока, скорости и положения-, основанный на принципах векторного управления. В рамках этой структуры правильная конструкция контура управления скоростью играет ключевую роль в общей производительности системы сервоуправления и, в частности, в оптимизации ее возможностей управления скоростью.
Требования к системам сервоподачи
1. Широкий диапазон регулирования скорости.
2. Высокая точность позиционирования
3. Достаточная жесткость трансмиссии и стабильность на высоких скоростях.
4. Быстрый отклик без перерегулирования
Чтобы обеспечить как производительность, так и качество обработки, помимо высокой точности позиционирования, необходимы также превосходные-характеристики быстрого реагирования,-в частности, способность быстро отслеживать командные сигналы. Это связано с тем, что на этапах запуска и торможения системы ЧПУ требуются достаточно высокие скорости ускорения и замедления, чтобы сократить время переходного процесса системы подачи и минимизировать ошибки перехода контура.
5. Высокий крутящий момент на низких скоростях; Сильная перегрузочная способность
Вообще говоря, сервоприводы обладают перегрузочной способностью, более чем в 1,5 раза превышающей номинальную нагрузку, и выдерживаются в течение периодов от нескольких минут до получаса; кроме того, они могут выдерживать уровни перегрузки, в 4–6 раз превышающие номинальную мощность, в течение короткого времени, не получая при этом повреждений.
6. Высокая надежность
Системы привода подачи станков с ЧПУ должны обладать высокой надежностью и превосходной эксплуатационной стабильностью. Они должны обладать надежной способностью адаптироваться к условиям окружающей среды,-таким как изменения температуры, влажности и вибрации,-а также высокой устойчивостью к внешним воздействиям.
Требования к двигателю
1. Двигатель должен работать плавно во всем диапазоне скоростей-от самых низких до самых высоких скоростей-с минимальными колебаниями крутящего момента. В частности, на очень низких скоростях (например, 0,1 об/мин или ниже) он должен поддерживать плавную скорость без каких-либо явлений «ползания».
2. Двигатель должен обладать значительной устойчивой перегрузочной способностью, чтобы соответствовать требованиям высокого крутящего момента на низких скоростях. Обычно серводвигатели постоянного тока должны выдерживать перегрузку, в 4–6 раз превышающую их номинальную мощность, в течение нескольких минут без повреждений.
3. Для обеспечения быстрого реагирования двигатель должен иметь низкую инерцию вращения и высокий крутящий момент, а также иметь наименьшую возможную постоянную времени и пусковое напряжение.
4. Двигатель должен выдерживать частые операции запуска, торможения и реверса.