Общий сервопривод

Тонганг, основанный на многолетнем опыте в индустрии станка -машин ЧПУ, разработал архитектуру алгоритма рационального управления для общего - Целью сервоприводов AC. Включив объект - ориентированные концепции программирования из разработки программного обеспечения, мы можем разработать решения Servo Drive, которые соответствуют требованиям клиентов.

В приложениях с помощью машинного инструмента CNC AC - Системы управления двигателями на основе двигателя стали основной тенденцией рынка, причем наиболее заметные приложения находятся в системах подачи машин и веретке. Основные используемые приводы включают в себя индукционную переменную - частотные двигатели для веретенов в простых туманах CNC, постоянных магнитных синхронных двигателях AC для управления приводом с валом и асинхронным веретеном сервопривода для шпиндеров в Mid - до высоких -, которые заканчивают машины. Эти контроллеры системы привода соответствуют общему - целеустремленные инверторы, сервоприводы AC и асинхронный шпиндельОбщий сервопривод, соответственно.

В настоящее время в большинстве приложений с помощью машинного инструмента используются как минимум две из этих систем привода одновременно, с более сложными машинами, требующими все три. На нынешнем рынке AC Servo Drive многие производители сервоприводов китайских сервоприводов часто предлагают только один тип контроллера привода или предлагают разные контроллеры в разных линейках продуктов. Это создает значительную рабочую нагрузку и трудность для пользователей машинного инструмента по выбору, проектированию и приложениям, что приводит к ненужным отходам. В то время как контроллеры, интегрирующие все три типа управления приводом, доступны на международном уровне, они являются относительно дорогими, мешающими затратами на производство машин. Таким образом, Тонганг независимо исследовал и разработал универсальную сервоприводу, которая интегрирует несколько систем управления приводом, заполняя этот пробел в Китае.

Структура и аппаратный дизайн

Объединяя предыдущий опыт разработки одиночного - типа, выделенные продукты сервопривода и анализ аппаратных архитектур трех систем привода, становится ясно, что различия в оборудовании между общими- целеустремленными инверторами, синхронными сервоприводами и асинхронными приводами шпинделя являются минимальными, с более чем -то двумя двумя идентичными. В следующем кратко анализируется и объясняет основные компоненты общей - целеустремленной аппаратной платформы для сервопривода, разделенной всеми тремя.

Аппаратная архитектура

Универсальная сервопривода AC принимает модульную конструкцию с общим источником питания автобусов DC. Он состоит из двух основных компонентов: модуля инвертора двигателя и модуля источника питания.

Эта общая архитектура шины постоянного тока использует централизованное выпрямление и мониторирование источника питания, реализованное унифицированным модулем выпрямителя питания. Каждый модуль сервопривода инвертор получает мощность из шины DC через параллельные соединения. Этот централизованный подход упрощает архитектуру сервопривода и повышает надежность системы и снижает затраты за счет централизованного проектирования, управления и мониторинга электроэнергии. Это решение в настоящее время широко используется производителями системы ЧПУ, включая Siemens.

Ниже приводится основная аппаратная архитектура модуля двигателя инвертора, состоящий из контроллера и этапа питания. Контроллер основан на высоком - производительности цифрового процессора сигнала (DSP), в то время как этап мощности является в первую очередь очень интегрированным интеллектуальным модулем мощности (IPM). Аппаратный дизайн стремится к простоте, со всеми функциями управления, реализованными в программном обеспечении. Оптические энкодеры или резолюры используются в качестве датчиков обратной связи положения, в то время как элементы эффекта зала используются в качестве датчиков обратной связи тока для обнаружения фактического тока в двух фазах. Кроме того, напряжение шины постоянного тока контролируется в режиме реального времени для динамической регулировки выходного напряжения, а регенеративное торможение используется для достижения четырех - квадрантов мотора. Все сигналы обнаружения подаются в DSP через аналоговый - до - цифрового преобразователя. Затем они интегрируются и рассчитывают с использованием высокого - алгоритма управления производительностью. В конечном счете, выходной блок SVPWM передает сигналы привода затвора модуля мощности в IPM, достигая управления движением двигателя.

Устройство управления ядра

A 32 - bit dsp (TMS320F2812) служит в качестве компонента основного устройства управления сервоприводом. TMS320F2812 оснащен низкой - мощностью и системной тактовой частотой до 150 МГц. Он включает в себя 42x32 - Бит -мультипликатор аппаратного обеспечения, улучшенную архитектуру Гарварда, независимые шины программы и доступа к данным, режим Unified Memory Addressing и поддерживает 4 MX16 - битовую память. Он также интегрирует две выделенные периферийные устройства управления двигателем (менеджеры событий, EVA и EVB), чтобы упростить архитектуру аппаратной системы управления. По сравнению с системами, использующими 16 - бит, фиксированный - точечный формат точки 32 - фиксированный бит - точечный формат значительно снижает или устраняет эффекты ошибок цифровой квантования. В реальных системах, из-за 16-битного формата с фиксированной точкой, 32-разрядный формат с фиксированной точкой значительно снижает или устраняет влияние ошибок цифрового квантования. Ошибка квантования 16-битных форматов с фиксированной точкой велика, что может легко привести к псевдо-транспортировке и звонят в численных расчетах, вызывая вибрацию и шум системы. Кроме того, по мере увеличения частоты отбора проб системы 16-битное ограничение длины слова уменьшает разрешение системных переменных и коэффициентов, тем самым снижая производительность управления системой. Тем не менее, использование 32-разрядного формата с фиксированной точкой значительно снижает или устраняет эти явления, позволяя повысить частоту отбора проб и, таким образом, увеличивая ширину полосы системы для лучшей производительности управления системой.

Основная схема питания

Отличная основная конструкция мощности является важнейшей основой для создания высокого - производительности AC Servo Drive. Основная схема питания состоит из интегрированной фазы - сдвинутой (IPM) схемы, которая интегрирует мощные устройства с логикой управления, приводом, защитой и обнаружением. В первую очередь он выполняет усиление сигнала, усиление мощности и различные функции защиты (включая перегруз, короткий - схема, перегрева и защита над напряжением). Эта схема характеризуется высоким напряжением и высоким током. Помимо соответствия требованиям конструкции в соответствии с электронными и электрическими принципами, дизайн электромагнитной совместимости (EMC) также требует высокого внимания, что ставит строгие потребности в компоненте компонента и проводке. Особенно для высокого - мощных конструкций, некачественная конструкция EMC в основной схеме питания часто является основной причиной необъяснимых проблем, которые возникают на этапе отладки прототипа продукта.

Схема обнаружения тока

Текущий элемент управления является основной ссылкой управления сервоприводом, а High - Точная технология выборки тока является фундаментальной гарантией для этого High - точного тока. Чтобы улучшить производительность текущей петли, датчики имеют решающее значение. Тонханг использует закрытые датчики тока цикла от известного мирового производителя датчиков электрического тока. Эти датчики предлагают широкую полосу пропускания, отличную общую точность, короткое время отклика, низкотемпературный дрейф, отличную линейность и низкую потерю вставки. A 16 - Bit High - Precision, High - Bandwidth AD-преобразователь используется в качестве аналогового - в дигитальный преобразователь для обеспечения точного обнаружения тока.

Дизайн надежности

Надежность является основным требованием индикатора, которое должно быть гарантировано сервоприводами AC. Электромагнитная совместимость и дизайн надежности достигаются из следующих аспектов:

(1) Избегайте сильного и слабого тока кроссовера в конструкции электрической структуры. Схема питания напряжения высокой шины -, высокая схема напряжения двигателя - и схема управления системой слабых тока изолирована друг от друга, без какого -либо кроссовера и смешивания, так что макет оптимизируется.

(2) Уровень платы PCB Сильный и слабый ток. Распределение уровней напряжения платы на плате полностью рассматривается на этапе проектирования, так что прочные и слабые токовые детали разделяются и подключаются в разных областях. Для особых характеристик питания мостового рычага PM нарезаются канавками для изоляции его в космосе во время конструкции платы, и полное расстояние полного расстояния.

(3) Аппаратное обеспечение и программное обеспечение IPM. Сигнал тревоги IPM полностью применяется в оборудовании конструкции сервопривода, а сигнал тревоги отправляется в два основных чипа ядра в системе, DSP и выделенного чипа, независимо разработанного. Он обладает высокой - Speed ​​Real - возможностей обработки времени и может блокировать сигнал управления двигателем в пределах 50 нс. DSP, как алгоритм ядра, после получения сигнала чип также может обработать его соответственно. Двойная защита гарантирует, что сервопривод может быть защищен в режиме реального времени во время нормальной работы, даже если он сталкивается с коротким замыканием, вызванным различными причинами, гарантируя, что аппаратная схема не повреждена.

(4) Интеграция в выделенном чипе упрощает системное соединение и структурный дизайн. (5) Встроенный дизайн надежности программного обеспечения. Используйте Multi - Software Software Dogs, обработку исключений, обработка разломов, полное прерывание защиты от энергопотребления, избыточный дизайн кода и т. Д. Для повышения надежности программного обеспечения.

(6) Строгой скрининг устройств. Обратите внимание на оценку поставщиков компонентов и обратите внимание на выбор поставщиков с хорошей репутацией и надежным качеством. Для ключевых компонентов, даже если стоимость высока, а цена стоит дорого, мы настаиваем на том, чтобы использовать их. Изменение поставщиков требует строгого процесса аудита, которые лучше гарантируют закупки и поставку сырья. (7) Эффективная система тепловой конструкции. Для воздуха - охлаждаемых радиаторов требуется теплообмен с окружающим воздухом. После того, как материал радиатора и состав воздуха определяются, теплопроводность является фиксированным значением. Пространство внутри шасси ограничено. Следовательно, чтобы улучшить эффект рассеяния тепла, радиатор общей системы сервопривод AC ставит на улицу вентилятор и лезвия радиатора, значительно увеличивая площадь контакта между радиатором и воздухом, достигая превосходного эффекта рассеивания тепла. В фактическом применении, в сочетании с проектированием электрического шкафа с помощью машинного инструмента, передняя часть - к - обратно через - тип типа принимается для формирования закрытого воздушного протока на задней части электрического шкафа. Это может значительно уменьшить пространство теплового излучения, снизить сопротивление ветра и позволить циркулирующему воздуху убрать генерируемое тепло в режиме реального времени.

Универсальная архитектура алгоритма сервопривода AC AC

В практических приложениях, учитывая большой разрыв между управлением V/F и управлением вектором с точки зрения эффективности контроля, первое может быть заменено последним. Следовательно, общий сервопривод AC не включает в себя модуль алгоритма V/F, который в основном включает в себя три части:

(1) серво -контроллер;

(2) отдельный контроллер;

(3) Конвертер тока.

Текущий цикл управления использует управление цифровым током в стационарных двух - системе координат оси и включает в себя стратегию компенсации EMF-, чтобы увеличить пропускную способность текущей полосы цикла. В цикле управления развязкой используется косвенное полевой поля ротора питательного средства - ориентированную стратегию управления. Петля сервопривода включает в себя контроллеры скорости (и положения).

Контроллер сервопривода состоит из контроллера скорости и контроллера положения. Цикл положения может быть включен или отключен на основе требований приложения через конфигурацию параметров сервометра. Его цель состоит в том, чтобы сгенерировать соответствующую команду Speed ​​на основе сигнала ошибки позиции через компенсатор, в конечном итоге устраняя ошибку позиции.

Контроллер скорости использует пропорциональный - интегральный контроллер (PI) или интегральный - пропорциональный контроллер (IP). Контроллер положения использует пропорциональный контроллер.

Контроллер развязки для синхронных сервопримогных двигателей с постоянными магнитами переменного тока включает в себя начальный блок расчета и оценки угла поворота ротора, синхронный электрический угол калькулятора и синхронное поле двигательного поле - ослабляющего контроллера.

Контроллер развязки для асинхронных двигателей AC включает в себя генератор потока возбуждения, наблюдатель по потоку ротора и асинхронное поле двигателя - ослабляющего контроллера.

Zhejiang (Hangzhou) Tonghang e - Drive Technology Co., Ltd.,Опираясь на многолетний опыт работы в производстве сервоприводов, определил, что универсальный дизайн привода является одновременно возможным и удобным, как с точки зрения структуры аппаратного привода и алгоритма управления. Кроме того, в сочетании со стандартизированной и рациональной архитектурой дизайна программного обеспечения, он наверняка будет успешно разработать отличные универсальные продукты привода, значительно снижая аппаратные, дизайн и затраты на рабочую силу корма и веретена. Это также поможет разработчикам сократить затраты на разработку и техническое обслуживание проекта, избегая отходов человеческих ресурсов.