Статус развоја и перспектива кола за регулацију брзине мотора једносмерне струје
У процесу савремене индустријске производње готово да нема места без употребе електричног погона. Са сталним побољшањем производне технологије, квалитета производа и излаза, све више и више производних машина је потребно за реализацију аутоматске регулације брзине. Систем електричног погона са подесивом брзином може се поделити на регулацију брзине једносмерне струје и регулацију брзине наизменичне струје. ДЦ мотор има одличне карактеристике регулације брзине, глатку и практичну регулацију брзине, лаку глатку регулацију брзине у великом опсегу, велики капацитет преоптерећења, може издржати честа ударна оптерећења, може остварити често бесконачно брзо покретање, кочење и ротацију уназад, и може испуњавају различите посебне захтеве рада у систему аутоматизације производног процеса. До сада се још увек широко користи у алатним машинама за сечење метала, машинама за папир и другим пољима која захтевају контролисани електрични погон високих перформанси, стога се систем регулације брзине једносмерне струје још увек широко користи у различитим производним одељењима са високим захтевима за аутоматско управљање. То је до сада главни облик система за регулацију брзине. ДЦ мотори су подељени у две категорије: комутаторски и некомутаторски. ДЦ мотор без четкица је развијен на бази ДЦ мотора без четкица. Године 1831. Фарадеј је открио феномен електромагнетне индукције, који је поставио теоријске основе савременог мотора.
Први ДЦ мотор је успешно развијен 1840-их. Било је потребно око 70 година да ДЦ мотор сазре. Са проширењем употребе, захтеви за ДЦ моторима су све већи и већи. Очигледно, уређај за комутацију контаката ограничава примену ДЦ мотора са четкицом у многим приликама. Да би заменили механички контактни уређај структуре четкице комутатора једносмерног мотора четкице, људи су направили дуготрајно истраживање. Још 1915. године амерички лангмил је изумео живин исправљач који контролише мрежу и направио инвертерски уређај са једносмерне на наизменичну струју; Тридесетих година прошлог века предложено је коришћење јонског уређаја за реализацију такозваног комутаторског мотора у коме се намотај статора мотора замењује према положају ротора. Ова врста мотора нема практичан значај због своје слабе поузданости, ниске ефикасности и тешког и сложеног целог уређаја. Брзи развој науке и технологије донео је искорак у технологији полупроводника. Успешан развој комутационог транзистора донео је виталност стварању новог мотора - ДЦ мотора без четкица.
Статус развоја и перспектива кола за регулацију брзине мотора једносмерне струје
Године 1955, Д. Харрисон и други у Сједињеним Државама су први пут пријавили патент за замену контакта четкице мотора са комутационом линијом транзистора, што је прототип ДЦ мотора без четкица. Састоји се од дела за појачавање снаге, дела за детекцију сигнала, тела магнетног пола и транзисторског склопног кола. Његов принцип рада је да када се ротор ротира, периодични сигнални потенцијал се индукује у сигналном намотају В1 или В2. Овај сигнал укључује транзисторе БГ1 и БГ2 респективно, чиме се енергетски намотаји В1 и В2 напајају наизменично, односно остварује се комутација. Проблем је у томе што, прво, када се ротор не ротира, нема индукованог потенцијала у сигналном намотају, транзистор није пристрасан, а енергетски намотај не може да се храни, тако да овај мотор без четкица нема почетни обртни момент; друго, због мале стрмине предње ивице потенцијала сигнала, потрошња енергије транзистора је велика. Да би превазишли ове недостатке, људи користе комутатор центрифугалног уређаја или постављају помоћни магнетни челик на статор како би осигурали поуздано покретање мотора, али структура првог је сложена, док је другом и даље потребан додатни стартни импулс; Затим, након поновљених експеримената и континуиране праксе, људи су коначно пронашли механички комутациони уређај који користи сензор положаја и електронско комутационо коло да замени ДЦ мотор без четкица, што је отворило нови начин за развој ДЦ мотора без четкица. Почетком 1960-их, један за другим су излазили сензори положаја близинског прекидача, сензор положаја типа електромагнетне резонанце и сензор положаја са високофреквентном спојницом који делују да се приближавају нечему, а затим су изашли. Представљени су сензори магнетне спојнице и фотоелектрични сензори положаја. Наглим развојем полупроводничке технологије, људи су заинтересовани за Холов ефекат који је открио амерички Хол 1879. године. После многих напора, ДЦ мотор без четкица уз помоћ Холовог ефекта успешно је произведен 1962. године. Појавом магнетно осетљиве диоде која је хиљадама пута осетљивији од Холовог елемента, почетком 1970-их успешно је развијен једносмерни мотор без четкица уз помоћ магнетно осетљиве диоде.
Док развијају различите типове сензора положаја, људи покушавају да пронађу ДЦ мотор без четкица без додатне структуре сензора положаја. Године 1968, в. Миеслингер из бивше Савезне Републике Немачке предложио је нову методу за реализацију комутације капацитивним фазним померањем: на основу тога, Р. Ханитсх из бивше Савезне Републике Немачке је успешно развио једносмерни мотор без четкица без додатног сензора положаја за реализацију комутације са комбинација дигиталног прстенастог дистрибутера и дискриминатора нуле. Људи су посвећени истраживању положаја без сензора. Према методи идентификације полова ротора синхроног мотора, половни положај ротора једносмерног мотора без четкица добија се индиректно коришћењем индуковане електромоторне силе (напона) намотаја статора, односно методом индиректне детекције. У поређењу са методом директне детекције, сензор положаја је изостављен, што може да поједностави сложеност оригиналне структуре тела мотора. Посебно је погодан за мале величине и малог капацитета ДЦ мотор без четкица. Од 1980-их, са брзим развојем микрокомпјутерске технологије, ДЦ мотор без четкица без сензора положаја ротора ушао је у практичну фазу; Поред тога, са појавом мултифункционалних сензора, сензор је коришћен у систему серво погона ДЦ мотора без четкица за детекцију положаја пола ротора, брзине и положаја серво у исто време.
Статус развоја и перспектива кола за регулацију брзине мотора једносмерне струје
Од рођења полупроводничке технологије касних 1950-их, брзина развоја је веома брза, а перформансе енергетских полупроводничких уређаја су постепено побољшаване. Истовремено, његов одговарајући погонски круг се такође брзо развија. Сада једно погонско коло може да покреће трофазне и шест прекидача, што у великој мери поједностављује периферно коло.
Круг, посебно дизајн погонског кола. У исто време, појава материјала високих перформанси са перманентним магнетом, као што су самаријум кобалт и неодимијум гвожђе бор, поставила је чврсту основу за широку примену ДЦ мотора без четкица.
У неким специјалним областима примене које захтевају високу ефикасност и велику густину снаге, то указује на светлу перспективу погона једносмерног мотора без четкица. Наставиће се међународна развојна топлота ДЦ мотора без четкица и његовог погонског система са свих аспеката. Као резултат тога, ДЦ мотор без четкица ће наставити да буде предмет серво уређаја високих перформанси без положаја у будућности.
У ДЦ електричном погонском систему потребно је посебно управљиво једносмерно напајање. Прво, оригинални систем регулације брзине једносмерне струје користио је константан једносмерни напон за напајање арматуре ДЦ мотора и реализовао регулацију брзине променом отпора у колу арматуре. Ова метода је једноставна, лака за производњу и јефтина. Међутим, недостаци су ниска ефикасност, меке механичке карактеристике и не могу глатко подесити брзину у широком опсегу, тако да се тренутно ретко користи. Друго, касних 1930-их појавио се мотор генератора (такође познат као група ротационих претварача). Коришћењем магнетног појачала, експандера мотора, тиристора и других контролних уређаја, могу се постићи одличне перформансе регулације брзине, као што су широк опсег регулације брзине (10:1 до десетине:1), мала брзина промене брзине и глатка регулација брзине, посебно када је мотор успорен, инерција замајца на осовини мотора може се лако вратити у електричну мрежу кроз генератор. На овај начин, с једне стране, могу се постићи глатке карактеристике кочења, а са друге стране се може смањити губитак енергије и побољшати ефикасност. Међутим, главни недостатак система за регулацију брзине генератора и мотора је то што треба додати два ротирајућа мотора еквивалентна мотору за регулацију брзине и неку помоћну опрему за побуду, тако да је тешко одржавати запремину.
Статус развоја и перспектива кола за регулацију брзине мотора једносмерне струје
ДЦ мотори су подељени у две категорије: комутаторски и некомутаторски. Систем за регулацију брзине мотора једносмерне струје је прво користио константан једносмерни напон за напајање ДЦ мотора и реализовао регулацију брзине променом отпора у колу арматуре. Овај метод је једноставан, лак за производњу и јефтин; Међутим, недостаци су ниска ефикасност и меке механичке карактеристике, које не могу постићи широке и глатке перформансе регулације брзине. Овај метод је применљив само на неким пољима са малом снагом и без опсега регулације брзине Цлосе. Касних 1930-их, појава генератора и система мотора учинила је да се ДЦ мотор са одличним перформансама регулације брзине нашироко користи. Овај метод контроле може постићи широк опсег регулације брзине, малу брзину промене брзине и глатке перформансе регулације брзине. Међутим, главни недостаци ове методе су велика тежина система, велика заузетост земљишта, ниска ефикасност и тешко одржавање. Последњих година, са брзим развојем технологије енергетске електронике, систем регулације брзине мотора једносмерне струје напајан тиристорским претварачем заменио је генератор и систем регулације брзине мотора, а његове перформансе регулације брзине су далеко премашиле перформансе генератора, динамичке перформансе и поузданост . Развој ИГБТ и других уређаја велике снаге у технологији енергетске електронике замењује тиристоре, а појавио се и систем регулације брзине једносмерне струје са бољим перформансама. Дуго времена истраживања у области симулације су се фокусирала на успостављање симулационог модела, односно након успостављања модела система треба осмислити алгоритам који ће модел система прихватити на рачунару, а затим га компајлирати у рачунарски програм и покренути на рачунару. Стога су се један за другим рађали различити алгоритми за симулацију и софтвер за симулацију.
Пошто постоји мало истраживања о успостављању модела и експерименту симулације, моделирање обично траје дуго. Истовремено, анализа резултата симулације мора се ослањати и на релевантне стручњаке, а недостаје директна упутства за доносиоце одлука, што у великој мери отежава доношење одлука. Омета популаризацију и примену симулационе технологије.
Симулинк, динамички алат за симулацију система који обезбеђује МАТЛАБ, је најмоћнији, одличан и једноставан за коришћење међу многим софтверима за симулацију. Он ефикасно решава проблеме у горњој технологији симулације. У Симулинк-у ће моделирање система постати веома једноставно, а процес симулације је интерактиван, тако да се параметри симулације могу мењати по вољи, а модификовани резултати се добијају одмах. Поред тога, резултати симулације се могу анализирати и визуелизовати коришћењем различитих алата за анализу у МАТЛАБ-у.
Симулинк може ићи даље од идеалног линеарног модела да би истражио реалистичније моделе нелинеарних проблема, као што су трење, отпор ваздуха, зупчаник и други природни феномени у стварном свету; Може да симулира велике звезде и мале молекуларне атоме. Може да моделира и симулира широк спектар објеката, који могу бити или механички, електронски и други стварни ентитети, или идеални системи. Може да симулира сложеност динамичког система, који може бити континуиран, дискретан или хибридан. Симулинк ће учинити да ваш рачунар постане - лабораторија, која се може користити за моделирање и симулацију различитих система који постоје, не постоје, или чак супротно у стварности.
Традиционалне методе истраживања углавном укључују аналитичку методу, експерименталну методу и симулациони експеримент. Прве две методе не само да имају своје предности, већ имају и различита ограничења. Са развојем производне технологије постављају се све већи захтеви за електромотор при покретању и кочењу, ротацији напред и назад, тачности регулације брзине, опсега регулације брзине, статичких карактеристика, динамичког одзива и тако даље, што захтева широку употребу брзине. систем регулације. Због добрих перформанси регулације брзине и перформанси контроле обртног момента ДЦ мотора, ДЦ систем регулације брзине се користи од 1930-их. Процес његовог развоја је следећи: од најраније контроле јединице ротационог претварача до управљања појачалом и магнетним појачалом. Даље, регулација брзине једносмерне струје се реализује помоћу статичког тиристорског претварача и аналогног контролера. Касније се ПВМ контролно коло састављено од управљивог исправљача и транзистора велике снаге користи за реализацију дигиталне једносмерне регулације брзине, што континуирано побољшава брзину, управљивост и економичност система. Континуирано побољшање перформанси регулације брзине чини примену ДЦ система за регулацију брзине све широм.
Статус развоја и перспектива кола за регулацију брзине мотора једносмерне струје
Развојем производне технологије постављају се све већи захтеви за ДЦ електрични погон у стартовању и кочењу, ротацији унапред и уназад, тачности регулације, опсегу регулације брзине, статичким карактеристикама и динамичком одзиву, што захтева велики број система за регулацију брзине једносмерне струје. Стога ће истраживање система регулације брзине једносмерне струје бити дубље.
ДЦ мотор је најранији мотор и најранији мотор који је реализовао регулацију брзине. Дуго времена, ДЦ мотор је заузимао доминантну позицију у контроли брзине. Због својих добрих карактеристика линеарне регулације брзине, једноставне перформансе управљања, високе ефикасности и одличних динамичких перформанси, и даље је најбољи избор за већину мотора за регулацију брзине. Због тога је од великог значаја проучавање управљања регулацијом брзине ДЦ мотора. Напон арматуре ДЦ мотора се напаја трофазним тиристорским исправљачким кругом преко реактора за изравнавање Л, а управљачки угао тиристора се подешава променом контролног сигнала окидача за померање фазе УЦ, тако да се промени излазни напон. исправљача и реализовати регулацију брзине ДЦ мотора. Слика 1-1 је шематски дијаграм система за регулацију брзине тиристорског ДЦ мотора. На слици, ВТ је тиристорски контролисани исправљач. Подешавањем контролног напона Уц уређаја за окидање за померање фазе окидачког импулса, просечни исправљени напон УД се може променити да би се остварила глатка регулација брзине.
