Doğrultucu kontrolü

Motor adındaki «valf» sözcüğü, yarı iletken anahtar anlamına gelen «valve» sözcüğünden gelir. Bu nedenle, çalışma modu kontrollü yarı iletken anahtarların özel bir dönüştürücüsü tarafından kontrol ediliyorsa, prensipte sürücüye valf sürücüsü denilebilir.

Valf tahrikinin kendisi, rotor üzerinde kalıcı mıknatıslara sahip senkron bir makineden ve otomatik sensör tabanlı kontrol sistemine sahip bir elektronik komütatörden (stator sargılarına güç sağlayan) oluşan elektromekanik bir sistemdir.

Asenkron motorların veya DC makinelerin geleneksel olarak kurulduğu teknolojinin birçok alanında, manyetik malzemeler ucuzladıkça ve yarı iletken elektronik ve kontrol sistemlerinin temeli çok hızlı geliştikçe, bugün tam olarak valf motorları bulunabilir.

Kalıcı mıknatıs rotorlu senkron motorların bir dizi avantajı vardır:

• fırça toplamak için bir cihaz yoktur, bu nedenle motor kaynağı daha uzundur ve güvenilirliği kayan kontaklı makinelerden daha yüksektir, ayrıca çalışma devir aralığı daha yüksektir;

• sargıların çok çeşitli besleme voltajları; önemli miktarda tork aşırı yüklenmesine izin verilir — 5 defadan fazla;

• anın yüksek dinamikleri;

• düşük devirlerde torku koruyarak veya yüksek devirlerde gücü koruyarak hızı ayarlamak mümkündür;

• %90'ın üzerinde verimlilik;

• minimum rölanti kayıpları;

• ağırlık ve boyutun küçük özellikleri.

Neodimyum-demir-bor mıknatıslar, boşlukta 0,8 T mertebesinde, yani asenkron makineler seviyesinde bir indüksiyon oluşturma yeteneğine tamamen sahiptir ve böyle bir rotorda ana elektromanyetik kayıplar yoktur. Bu, rotor üzerindeki hat yükünün, toplam kayıpları artırmadan artırılabileceği anlamına gelir.

Elektromekanik verimliliğin daha yüksek olmasının nedeni budur. valf motorları endüksiyon motorları gibi diğer fırçasız makinelerle karşılaştırıldığında. Aynı nedenle, valf motorları artık önde gelen yerli ve yabancı üreticilerin kataloglarında değerli bir yer tutmaktadır.

Sabit mıknatıslı bir motordaki invertör anahtarlarının kontrolü geleneksel olarak rotor konumunun bir fonksiyonu olarak yapılır. Bu şekilde elde edilen yüksek performans özellikleri, küçük ve orta güç aralığında otomasyon sistemleri, takım tezgahları, robotlar, manipülatörler, koordinat cihazları, işleme ve montaj hatları, yönlendirme ve izleme sistemleri, havacılık, tıp, ulaşım vb. . .G.

Özellikle şehir içi elektrikli ulaşım için 100 kW'ın üzerinde güce sahip cer disk valf motorları üretilmektedir. Burada neodimyum-demir-bor mıknatıslar, zorlayıcı kuvveti artıran ve mıknatısların çalışma sıcaklığını 170 ° C'ye yükselten alaşım katkı maddeleri ile birlikte kullanılır, böylece motor kısa süreli beş kat akım ve tork aşırı yüklerine kolayca dayanabilir.

Denizaltılar, kara ve uçaklar, tekerlekli motorlar, çamaşır makineleri için direksiyon tahrikleri - valf motorları bugün birçok yerde faydalı uygulamalar bulmaktadır.

Valf motorları iki tiptir: doğru akım (BLDC — fırçasız DC) ve alternatif akım (PMAC — kalıcı mıknatıslı AC). DC motorlarda, sargılardaki yamuk dönme EMF'si, rotor mıknatıslarının ve stator sargılarının düzenlenmesinden kaynaklanır.AC motorlarda, elektromotor dönme kuvveti sinüzoidaldir. Bu yazıda çok yaygın bir fırçasız motor türü olan BLDC'nin (doğru akım) kontrolünden bahsedeceğiz.

DC valf motoru ve kontrol prensibi BLDC motorları, karakteristik özelliği olan fırça toplama bloğu yerine hareket eden bir yarı iletken anahtarın varlığı ile ayırt edilir. doğru akım makineleri stator sargılı ve manyetik rotorlu.

Valf motoru komütatörünün anahtarlanması, rotorun mevcut konumuna bağlı olarak gerçekleşir (rotorun konumuna bağlı olarak). Çoğu zaman, stator sargısı, yıldız bağlantılı endüksiyon motorundakiyle aynı olan üç fazlıdır ve sabit mıknatıslı rotorun yapısı farklı olabilir.

BLDC'deki tahrik momenti, stator ve rotorun manyetik akılarının etkileşiminin bir sonucu olarak oluşur: statorun manyetik akısı her zaman rotoru, kalıcı mıknatısların üzerine kurulu statorun manyetik akısı ile aynı yöndedir.

Aynı şekilde, Dünya'nın manyetik alanı pusula iğnesini yönlendirir - onu "alan boyunca" açar. Rotor konum sensörü, akışlar arasındaki açıyı 90 ± 30 ° seviyesinde sabit tutmanıza olanak tanır, bu konumda tork maksimumdur.

BLDC stator sargısı güç kaynağı yarı iletken anahtarı, üç çalışma fazının voltajlarını veya akımlarını anahtarlamak için sert 120 ° algoritmasına sahip kontrollü bir yarı iletken dönüştürücüdür.

Rejeneratif frenleme olasılığı olan bir konvertörün güç bölümünün işlevsel diyagramına bir örnek yukarıdaki şekilde gösterilmektedir. Burada, çıkışın genlik-darbe modülasyonuna sahip inverter dahildir IGBT transistörlerve genlik sayesinde ayarlanır darbe genişliği modülasyonu bir ara DC bağlantısında.

Temel olarak, bu amaçla, güç kontrollü otonom gerilim veya akım invertörlü tristör frekans dönüştürücüler ve PWM modunda kontrol edilen veya çıkış akımının röle regülasyonu ile otonom gerilim invertörlü transistör frekans dönüştürücüler kullanılır.

Sonuç olarak, motorun elektromekanik özellikleri, manyetoelektrik veya bağımsız uyarımlı geleneksel DC makinelerine benzer, bu nedenle BLDC kontrol sistemleri, rotor devirleri ve akım döngüleri ile bir DC sürücüsünün bağımlı koordinat kontrolünün klasik prensibine göre oluşturulmuştur. stator

Komütatörün doğru çalışması için sensör veya sistem olarak kutup motoruna bağlı kapasitif veya endüktif ayrık sensör kullanılabilir. sabit mıknatıslı Hall etkisi sensörlerine dayalı.

Bununla birlikte, bir sensörün varlığı genellikle makinenin tasarımını bir bütün olarak karmaşıklaştırır ve bazı uygulamalarda rotor konum sensörü hiç kurulamaz. Bu nedenle pratikte genellikle "sensörsüz" kontrol sistemlerinin kullanımına başvururlar. Sensörsüz kontrol algoritması, doğrudan invertör terminallerinden gelen verilerin ve rotor veya güç kaynağının mevcut frekansının analizine dayanır.

En popüler sensörsüz algoritma, o anda güç kaynağından bağlantısı kesilmiş olan motorun fazlarından biri için EMF'nin hesaplanmasına dayanır. Kapalı fazın sıfırdan EMF geçişi sabitlenir, 90 ° 'lik bir kayma belirlenir, bir sonraki akım darbesinin ortasının düşmesi gereken an hesaplanır. Bu yöntemin avantajı basitliğidir, ancak dezavantajları da vardır: düşük hızlarda sıfır geçiş anını belirlemek oldukça zordur; yavaşlama yalnızca sabit bir dönüş hızında doğru olacaktır.

Bu arada, daha doğru kontrol için, rotorun konumunu tahmin etmek için karmaşık yöntemler kullanılır: fazların akışının bağlantısına göre, sargıların EMF'sinin üçüncü harmoniğine göre, endüktanstaki değişikliklere göre faz sargıları.

Akış bağlantılarının izlenmesine bir örnek düşünün. Motor dikdörtgen voltaj darbeleriyle beslendiğinde BLDC tork dalgalanmasının %25'e ulaştığı bilinmektedir, bu da eşit olmayan dönüşe neden olarak aşağıda bir hız kontrol sınırı oluşturur. Bu nedenle stator fazlarında kapalı kontrol çevrimleri vasıtasıyla kareye yakın akımlar oluşur.