Контрола исправљача

Реч «вентил» у називу мотора потиче од речи «вентил», што значи полупроводнички прекидач. Дакле, у принципу, погон се може назвати погоном вентила ако се његов начин рада контролише посебним претварачем контролисаних полупроводничких прекидача.

Сам погон вентила је електромеханички систем који се састоји од синхроне машине са трајним магнетима на ротору и електронског комутатора (који напаја намотаје статора) са аутоматским системом управљања базираним на сензорима.

У оним многим областима технологије где су традиционално инсталирани асинхрони мотори или ДЦ машине, данас се често могу наћи управо мотори вентила јер магнетни материјали постају јефтинији, а основа полупроводничке електронике и управљачких система се веома брзо развија.

Синхрони мотори са сталним магнетним ротором имају низ предности:

• нема уређаја за сакупљање четкица, стога је ресурс мотора дужи и његова поузданост је већа од оних код машина са клизним контактима, поред тога, већи је опсег радних обртаја;

• широк распон напона напајања намотаја; дозвољено је значајно преоптерећење обртног момента — више од 5 пута;

• висока динамика тренутка;

• могуће је подесити брзину са очувањем обртног момента при малим обртајима или са очувањем снаге при високим обртајима;

• Ефикасност преко 90%;

• минимални губици у празном ходу;

• мале карактеристике тежине и величине.

Магнети неодим-гвожђе-бор су у потпуности способни да створе индукцију у зазору од 0,8 Т, односно на нивоу асинхроних машина, а главни електромагнетни губици у таквом ротору су одсутни. То значи да се оптерећење линије на ротору може повећати без повећања укупних губитака.

То је разлог веће електромеханичке ефикасности. вентилски мотори у поређењу са другим машинама без четкица као што су индукциони мотори. Из истог разлога, мотори вентила сада заузимају достојно место у каталозима водећих страних и домаћих произвођача.

Контрола прекидача инвертера на мотору са перманентним магнетом се традиционално врши у зависности од положаја његовог ротора. Овако постигнуте карактеристике високих перформанси чине активирање вентила веома перспективним у малом и средњем опсегу снаге за системе аутоматизације, алатне машине, роботе, манипулаторе, координатне уређаје, линије за обраду и монтажу, системе за навођење и праћење, за авијацију, медицину, транспорт итд. . .г.

Конкретно, за градски електрични транспорт производе се мотори вентила са вучним диском снаге веће од 100 кВ. Овде се користе магнети неодимијум-гвожђе-бор са легирајућим адитивима који повећавају коерцитивну силу и повећавају радну температуру магнета на 170 ° Ц, тако да мотор може лако да издржи краткорочна петострука преоптерећења струје и обртног момента.

Управљачки погони за подморнице, копнене и авионе, мотори на точковима, машине за прање веша—мотори вентила данас налазе корисну примену на многим местима.

Мотори вентила су два типа: једносмерна струја (БЛДЦ — ДЦ без четкица) и наизменична струја (ПМАЦ — перманентни магнет АЦ). Код мотора на једносмерну струју трапезоидни ЕМФ ротације у намотајима настаје због распореда магнета ротора и намотаја статора.Код мотора наизменичне струје електромоторна сила ротације је синусна. У овом чланку ћемо говорити о контроли врло уобичајеног типа мотора без четкица - БЛДЦ (једносмерна струја).

ДЦ мотор вентила и његов принцип управљања БЛДЦ мотори се одликују присуством полупроводничког прекидача који делује уместо блока за сакупљање четкица који је карактеристичан за ДЦ машине са намотајем статора и магнетним ротором.

Пребацивање комутатора мотора вентила се одвија у зависности од тренутног положаја ротора (у зависности од положаја ротора). Најчешће је намотај статора трофазни, исти као код индукционог мотора повезаног са звездом, а конструкција ротора са перманентним магнетом може бити другачија.

Покретни моменат у БЛДЦ настаје као резултат интеракције магнетних флукса статора и ротора: магнетни флукс статора све време тежи да ротор ротира у таквом положају да магнетни флукс сталних магнета инсталиран на њему поклапа се у правцу са магнетним током статора.

На исти начин, Земљино магнетно поље оријентише иглу компаса — одвија је „дуж поља“. Сензор положаја ротора вам омогућава да задржите угао између протока константним на нивоу од 90 ± 30 °, у овом положају обртни момент је максималан.

БЛДЦ полупроводнички прекидач за напајање намотаја статора је контролисани полупроводнички претварач са тврдим алгоритмом од 120 ° за пребацивање напона или струја три радне фазе.

Пример функционалног дијаграма енергетског пресека претварача са могућношћу регенеративног кочења приказан је на слици изнад. Овде је укључен инвертер са амплитудно-пулсном модулацијом излаза ИГБТ транзистори, а амплитуда се прилагођава захваљујући модулација ширине импулса на средњем ДЦ линку.

У основи се за ову намену користе тиристорски претварачи фреквенције са аутономним претварачем напона или струје са контролом снаге и транзисторски претварачи фреквенције са аутономним претварачем напона који се управља у ПВМ режиму или са релејном регулацијом излазне струје.

Као резултат тога, електромеханичке карактеристике мотора су сличне традиционалним машинама једносмерне струје са магнетоелектричним или независном побудом, због чега су БЛДЦ управљачки системи изграђени по класичном принципу славе координатног управљања једносмерног погона са обртајима ротора и струјним петљама од статор.

За исправан рад комутатора, капацитивни или индуктивни дискретни сензор спојен са полним мотором може се користити као сензор или систем на основу сензора са Холовим ефектом са трајним магнетима.

Међутим, присуство сензора често компликује дизајн машине као целине, а у неким апликацијама сензор положаја ротора уопште не може да се инсталира. Због тога се у пракси често прибегавају употреби система управљања „без сензора”. Алгоритам управљања без сензора заснива се на анализи података директно са терминала инвертера и тренутној фреквенцији ротора или напајања.

Најпопуларнији алгоритам без сензора заснива се на израчунавању ЕМФ-а за једну од фаза мотора, који је тренутно искључен из напајања. ЕМФ прелаз искључене фазе кроз нулу је фиксиран, одређен је помак од 90 °, израчунава се тренутак у коме треба да падне средина следећег струјног импулса. Предност ове методе је њена једноставност, али постоје и недостаци: при малим брзинама прилично је тешко одредити тренутак преласка нуле; успоравање ће бити тачно само при константној брзини ротације.

У међувремену, ради прецизнијег управљања, користе се сложене методе за процену положаја ротора: према повезаности флукса фаза, према трећем хармонику ЕМФ намотаја, према променама индуктивности намотаја. фазни намотаји.

Размотрите пример надгледања стримовања веза. Познато је да таласање обртног момента БЛДЦ када се мотор напаја правоугаоним импулсима напона достиже 25%, што доводи до неравномерне ротације, стварајући ограничење контроле брзине испод. Због тога се у фазама статора формирају струје блиске квадратном облику помоћу затворених управљачких петљи.