Digital Servo Drive

Pou reyalize segondè - Pèfòmans kontwòl nan AC pèmanan motè synchronous, Tonghang ki fèt yon konplètman dijital AC kondwi sèvè ki baze sou yon processeur siyal dijital (DSP) ak yon modil pouvwa entelijan (IPM). Sa a konsepsyon prensipalman kouvri prensip debaz yo nan kondwi a, konsepsyon an kenkayri nan inite a kontwòl sèvè, ak pwosesis la aplikasyon lojisyèl. Rezilta eksperimantal ekip R & D nou an demontre ke kondwi a ki fèt ka stabl kondwi motè a swiv etap ak siyal sinusoid pandan w ap kenbe paramèt kontwòl konstan, pandan y ap montre ekselan pèfòmans dinamik ak fiks - presizyon eta a.

Devlopman rapid nan teknoloji rada bato a mete pi wo demand sou sistèm sèvè pou swiv presizyon, estabilite vitès, ak disponiblite. Sa mande pou AC kondwi sèvè yo ofri siperyè pèfòmans dinamik, fiks - eta presizyon, adaptabilite, ak fasilite nan itilize. Kondwi Servo AC te evolye nan kontwòl anplifikatè mayetik, kontwòl tranzistò, kontwòl sikwi entegre, ak kontwòl òdinatè, epi yo gen kounye a antre nan yon nouvo epòk, ki make pa Aparisyon nan processeurs siyal dijital (DSPs) ak modil pouvwa entelijan (IPMs). Sa a te pèmèt modularizasyon an ak numérisation plen nan AC kondwi sèvè.

DSP pou kontwòl motè ofri kapasite eksepsyonèl pwosesis done ak vitès ki wo, fè yo apwopriye pou mete ann aplikasyon konplèks algoritm kontwòl AC sèvè ak amelyore presizyon kontwòl sistèm ak disponiblite. IPM (entèmedyè faz kontwolè a) (IPM) itilize batman kè - lajè batman (PWM) teknoloji konvèti pouvwa DC nan pouvwa AC ak vòltaj reglabl ak frekans pou kontwòl motè. Li entegre IGBTs ak sikwi kondwi yo, ak karakteristik pwoteksyon kont sikwi kout, surkutan, undervoltage, ak surchof. Li gen anpil entegrasyon segondè, karakteristik pwoteksyon konplè, ak ekselan fyab. Papye sa a pwopoze yon kondwi sèvè AC konplètman dijital ki baze sou DSP ak IPM. Li anplwaye yon algorithm kontwòl vektè reyalize plen fèmen - kontwòl bouk nan pozisyon motè a, vitès, ak aktyèl. Nou konsantre sou konsepsyon pyès ki nan konpitè ak lojisyèl nan inite a kontwòl sèvè ak prezan rezilta eksperimantal soti nan operasyon motè a.

Prensip Drive Servo

Yon kondwi sèvè AC konsiste sitou nan de eleman prensipal: yon inite kontwòl sèvè ak yon inite kondwi pouvwa.

Awondisman nan konvèsyon pouvwa nan inite a kontwòl sèvè bay +5 V ak ± 15V pouvwa a modil yo divès kalite nan kondwi a. Awondisman kontwòl Servo a resevwa siyal rezolisyon ak twa - vòltaj faz ak siyal aktyèl soti nan motè a pou kontwòl motè. Li resevwa tou otobis overvoltage ak undervoltage siyal, twa - siyal surkutan faz, ak IPM siyal fay pou deteksyon fay ak pwoteksyon. Li kouri yon fèmen - algorithm kontwòl bouk ak rezilta sis siyal PWM.

Inite a kondwi pouvwa korije ak filtè opinyon an twa - faz pouvwa AC, konvèti pouvwa a DC nan pouvwa AC nan anplitid ki apwopriye a ak frekans nan yon modil pouvwa entelijan kontwole motè a. Li detekte vòltaj otobis la ak twa - vòltaj faz ak siyal aktyèl pou kontwòl kondwi ak pwoteksyon.

Servo kontwòl sikwi konsepsyon pyès ki nan konpitè

Awondisman nan kontwòl sèvè se pati nan debaz nan kondwi nan sèrvo AC, ak fonksyon prensipal li yo se jan sa a:

Resevwa siyal lòd ak fidbak;
Kouri fèmen - Loop Servo Kontwòl algoritm;
Jenere siyal pwodiksyon PWM;
Kontwole operasyon motè pou pèfòmans segondè;
Ofri pwoteksyon kont overvoltage, undervoltage, kouran, ak IPM echèk nan reyèl - deteksyon tan ak pwosesis nan divès kalite enfòmasyon fay.

Baze sou konsepsyon modilè, sikwi a kontwòl sèvè itilize yon DSP+FPGA achitekti pyès ki nan konpitè.

Chip nan DSP sitou reyalize segondè - kontwòl pèfòmans nan motè a, ki gen ladan fonksyon sa yo

(1) Li gen yon 32 - ti sèl - Precision k ap flote {{4}

(2) Li gen yon modil kominikasyon ECAN, ki ka reyalize kominikasyon ak òdinatè a lame, resevwa enstriksyon kontwòl epi voye divès kalite eta opere ak fay nan chofè a;

(3) li gen plizyè endepandan pwogramasyon multiplexed {{1}

4) Li gen yon 12-ti jan A/D konvètisè, ki ka reyalize analòg kontwòl opinyon;

(5) li gen yon modil otobis IC, ki ka reyalize kominikasyon ak E2PROM, magazen paramèt yo kontwòl ak defo istorik nan chofè a;

(6) li gen yon segondè - rezolisyon batman kè batman kè (PWM) modil, ki ka fasilman reyalize kontwòl PWM nan motè a;

(7) Li gen yon otobis paralèl koòdone ekstèn (XINTF), ki ka reyalize kominikasyon ak chip la FPGA, resevwa enfòmasyon sou estati tankou pozisyon, vitès ak enfòmasyon aktyèl, ak fay tankou overvoltage, undervoltage, kouran ak IPM fay.

Chip nan FPGA sitou pwosesis pozisyon, vòltaj, aktyèl, ak siyal fay, ki gen ladan fonksyon sa yo

(1) resevwa ak trete enfòmasyon pozisyon motè a atravè modil la periferik RDC;
(2) resevwa ak pwosesis twa motè a - aktyèl faz ak twa - enfòmasyon vòltaj faz nan modil la periferik A/D;
(3) Voye enfòmasyon sou estati trete ak enfòmasyon fay nan chip DSP;
(4) resevwa siyal la PWM voye pa chip a DSP, interlock li, ak pwodiksyon li;
(5) Resevwa otobis overvoltage, undervoltage, twa - faz kouran, ak IPM siyal fay, epi aplike pwoteksyon pa bloke siyal la pwodiksyon PWM nan evènman an nan yon fay.

Konsepsyon lojisyèl kontwòl sèvè

Lojisyèl an kontwòl sèvè kouri sou yon chip DSP, prensipalman k ap resevwa kòmandman ak enfòmasyon sou estati fidbak. Li Lè sa a, aplike twa fèmen - bouk kontwòl bouk pou pozisyon motè a, vitès, ak aktyèl lè l sèvi avèk algoritm kontwòl korespondan. Yo fèmen {{3} Algorithm kontwòl aktyèl la anplwaye jaden - oryante kontwòl vektè pou motè a. Clark ak pak transfòme yo te itilize transfòme twa - aktyèl la faz nan estasyonè ABC sistèm nan kowòdone nan de - aktyèl faz nan sistèm nan kowòdone wotasyon DQ. Yo itilize yon algorithm bouk fèmen {{12} Twa stator a - vòltaj faz ajiste pou reyalize kontwòl motè.

Lojisyèl kontwòl sèvè a prensipalman konsiste de yon pwogram prensipal ak yon woutin entèwonp. Pwogram prensipal la premye inisyalize sistèm lan, konfigirasyon paramèt enskri pou chak modil chip kontwòl ak paramèt sistèm. Li Lè sa a, fè yon pwòp tèt ou - tès nan sitiyasyon chofè a detèmine si tout eleman yo ap fonksyone byen. Si tès la pwòp tèt ou - echwe, endikatè a fay flache kòm yon alam. Si tès pwòp tèt ou - pase, pouvwa konekte ak sikwi a antre nan yon eta bouk. Yon fwa nan eta a bouk, chip nan kontwòl premye resevwa kòmandman kontwòl. Lè yo fin resevwa yon lòd kouri, se entèwonp revèy la pèmèt. Revèy la entèwonp subroutin egzekite algorithm nan kontwòl motè, kondwi motè a. Lè yo fin resevwa yon lòd sispann, se entèwonp revèy la enfim, kanpe motè a. Apre chak revèy entèwonp soubroutin konplete, li chèk pou siyal fay tankou overvoltage, undervoltage, ak survirent. Si se yon fay detekte, se siyal la pwodiksyon PWM imedyatman enfim ak endikatè a fay kliyot kòm yon alam. Si pa gen okenn fay detekte, pasan yo sikwi ak tann pou entèwonp nan revèy pwochen.

Revèy la entèwonp subroutin se nwayo a nan algorithm nan kontwòl kondwi sèvè, ranpli pozisyon nan motè, vitès, ak algoritm kontwòl aktyèl. Peryòd la entèwonp revèy se 0.1ms, ki detèmine pwodiksyon an PWM. Frekans lan nan siyal la pwodiksyon se tou peryòd la nan bouk aktyèl la. Apre k ap antre nan revèy la entèwonp soubroutin, pozisyon motè a, vitès, ak enfòmasyon aktyèl yo premye li. Lè sa a, tou depann de mòd nan fonksyone, se pozisyon an, vitès, oswa lòd aktyèl li epi li se algorithm nan kontwòl ki koresponn egzekite. Finalman, siyal la PWM ki kontwole motè a se pwodiksyon.

Rezilta eksperimantal yo

Kondwi a AC devlope AC gen yon pouvwa pwodiksyon nan apeprè 6 kW. Pou envestige pèfòmans kontwòl li yo, yo te itilize yon motè sèvè Tonghang ki gen yon pouvwa rated nan 5.5 kW ak yon vitès rated nan 3200 rpm.

Eksperyans 1: Suivi yon siyal etap nan vitès rated. Rezilta eksperimantal yo montre nan figi a.

Kòm ou ka wè nan figi a, tan monte motè a lè swiv yon 3200 R/min siyal etap se apeprè 80ms, ak yon depase nan 1.5%. Peak la - a - fluctuation vitès pik nan eta fiks se mwens pase 5 r/min. Sa demontre ke chofè ki fèt la gen ekselan pèfòmans dinamik ak fiks - presizyon eta a.

Eksperyans 2: Suivi yon siyal sinusoid nan vitès rated. Rezilta eksperimantal yo montre nan figi a. Kòm ou ka wè nan figi a, motè a ka byen swiv yon siyal sinusoidal ak yon anplitid nan 3200 r/min ak yon peryòd de 1s, ak yon erè swiv pik nan mwens pase 20 r/min. Sa a demontre ke chofè a ki fèt ka kondwi motè a swiv tou de etap ak siyal sinusoid pandan w ap kenbe paramèt kontwòl konstan, demontre ekselan pèfòmans adaptasyon.

Rezime

Pou satisfè segondè - kondisyon kontwòl pèfòmans nan sistèm servo, Tonghang te fèt yon chofè sèvè AC ki baze sou modularite. Chofè sa a itilize yon chip dijital pwosesis siyal ak yon modil pouvwa entelijan kòm eleman debaz li yo. Chofè a gen anpil yon estrikti kontra enfòmèl ant, entegrasyon kenkayri segondè, ak algoritm avanse kontwòl lojisyèl. Rezilta eksperimantal yo demontre ke chofè sèvè AC ki fèt la ka kondwi motè a pou swiv tou de etap ak siyal sinusoid ak pèfòmans segondè pandan y ap kenbe paramèt kontwòl konstan, ak ekspozisyon ekselan pèfòmans adaptasyon.