제어 물리학: AC 서보 드라이브 아키텍처 탐구

는 AC 서보 드라이브 전기 공학에 적용된 제어 이론의 승리를 나타내는 정교한 전력 전자 장치입니다. 고성능 기능을 이해하려면 기능적 역할을 넘어서 그 기능을 검토하는 것이 중요합니다. 내부 아키텍처 —정확한 모션을 가능하게 하는 구성 요소 및 프로세스.

내부 아키텍처: 세 가지 주요 하위 시스템

안 AC 서보 드라이브 일반적으로 피드백 신호를 기반으로 들어오는 AC 전력을 모터에 대해 정밀하게 제어되는 AC 전력으로 변환하는 세 가지 주요 기능 단계로 구성됩니다.

1. 전력 변환 단계(정류기):

   • 는 incoming single-phase or three-phase AC power is first converted into a high-voltage DC (Direct Current) voltage, which is typically smoothed using a DC 링크 커패시터 뱅크 .

   • 는 energy stored in this DC bus is then available for the next stage.

   • 참고: 는 drive may also incorporate a braking resistor or regenerative circuitry to dissipate or reuse excess energy generated during motor deceleration.

2. 전력 반전 단계(인버터):

   • 이는 일반적으로 다음 배열로 구성된 핵심 전력 스위칭 섹션입니다. 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT) .

   • 는 control board uses 펄스 폭 변조(PWM) IGBT를 빠르게 전환하여 DC 전압을 다시 3상 AC 파형으로 변환하는 기술입니다.

   • 결정적으로 드라이브는 주파수, 크기 및 위상 이 출력 AC 파형을 매우 높은 분해능으로 분석하여 모터의 속도와 토크를 정밀하게 관리합니다.

3. 제어 및 처리 단계(뇌):

   • 여기에는 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서(DSP) 제어 루프를 실행하는 것입니다.

   • 들어오는 위치/속도 명령을 처리하고 모터의 인코더 또는 리졸버의 실시간 피드백을 사용합니다.

   • 그런 다음 PID 제어 루프 그리고 자속 기준 제어(FOC) 명령과 실제 모터 위치 사이의 오류를 제거하기 위해 인버터 단계에 필요한 정확한 PWM 점화 신호를 계산하는 알고리즘입니다.

는 Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

는 superior performance of the AC 서보 드라이브 표준 VFD에 비해 자속 기준 제어(FOC) , 벡터 제어라고도 합니다.

• 는 Problem: AC 모터를 제어하는 것은 토크와 자속이 결합되어 있기 때문에(상호의존적) 복잡합니다.

• 는 FOC Solution: 는 DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( ${나}_{에},{나}_{비},{나}_{ㄷ}$ ) 물리적 고정자 기준 프레임에서 회전하는 2축 DC 기준 프레임( ${나}_{디},{나}_{큐}$ ).

  • 는 디축 전류( ${나}_{디}$ ) 제어 자속 (또는 필드).

  • 는 큐축 전류( ${나}_{큐}$ ) 제어 토크 .

• 는 Advantage: 자속과 토크를 분리함으로써 드라이브는 토크를 정밀하고 신속하게 명령할 수 있어 모터에 고성능 DC 모터와 유사한 높은 동적 응답을 제공합니다. 이는 서보 시스템을 정의하는 빠른 가속과 정확한 위치 결정에 필수적입니다.

전력 등급 고려 사항

선택할 때 AC 서보 드라이브 , 그것의 전력 등급 이는 매우 중요하며 모터 및 애플리케이션 요구 사항에 부합해야 합니다. 이 등급은 필요한 사항을 처리하는 드라이브의 능력을 정의합니다.

• 연속 전류: 는 current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

• 피크 전류: 는 maximum current the drive can supply for a short duration (e.g., during rapid acceleration), which determines the system's dynamic response.

는 sophisticated architecture of the AC 서보 드라이브 이는 위치, 속도 및 토크에 대한 매우 정밀한 제어를 유지하면서 동적 움직임을 위한 높은 피크 전류를 안정적으로 제공할 수 있게 하여 고급 자동화에 없어서는 안 될 요소입니다.