电机闭环控制技术

2017-09-24 20:56:20 admin

闭环式步进电机合并了步进电机和伺服电机技术的优点。它们比起步进电机运行得更安静,共振更低,提供位置反馈和控制,电机驱动控制,具有较短的稳定时间,并且完全没有失步。如果需要能量效率,平稳运行和高负载公差,则它们是步进电机的替代方案。步进伺服电机与伺服电机相比,它们具有优势,因为它们在低速下的高扭矩,短的稳定时间,无后摆的正确定位和较低的价格通常较小的尺寸。

电机闭环控制也被称为通过具有场定向控制的编码器的正弦换向。闭环技术的核心是电力调节电流控制和控制信号的反馈。通过编码器,记录转子位置,并在电机线圈中产生正弦相电流。磁场的矢量控制确保定子的磁场总是垂直于转子的磁场,并且场强精确地对应于所需的转矩。由此在绕组中控制的电流水平提供了均匀的电机力,并且导致能够被精确地调节的特别平稳运行的电动机。

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真/伪闭环


有步进电机将其自身固定为闭环并与编码器一起工作,但不提供任何具有正弦换向电流控制的场定向控制。 它们只检查步进位置,并且不能在运行期间校正步进角误差。 具有场定向控制的真实闭环补偿运行期间的步进角误差,并在整个步骤内校正负载角度误差。


超过标准步进电机的优点

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常规步进电机是可靠,经济的驱动器,可用于行驶到固定位置。它们在开环模式下工作,其中控制信号不反馈。因此,由于不能检测到由于过载引起的步进偏移或步进损失,所以缺少位置反馈是有限制的。此外,较低的频率引起更多的谐振特性,并且小的负载增加或转矩峰值将导致电动机失去步骤,失去同步或甚至完全停止。

闭环步进电机是经典步进电机技术的先进发展。它们消除了经典步进电机的局限性和缺点:


不需要计算或购买安全储备(通常高达50%)

负载波动时效率更高,过载无停机

由于智能电流调节,节能运行

实际上无共振

轴承使用寿命更长,热量和振动较小

减少加速时间,因为即使在高转速下也能实现高转矩

由于监控和校正导致的精确定位

伺服电机优点


来自研蓝自动化的闭环步进电机在许多情况下是伺服驱动器的替代品,例如卷绕应用或传送带驱动器。旋转速度和位置不仅可以更精确地控制,而且也可以控制扭矩(在扭矩模式下,通常在卷绕应用中需要)。闭环步进电机结合了两个世界的好处。它们实现了最高的最大扭矩,最佳的效率和最佳的动态特性,而且具有最低的转矩波动和非常平稳的运行。

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在转矩模式下,闭环步进电机的功能类似于弹簧,由此可以通过电位计设置弹簧张力特性曲线。 因此,即使电机在静止时抵抗力,电动机也能产生稳定的力。 当力下降时,电机开始按照当前和转矩设定值的下降力成比例地转动。 因此,闭环步进电机成为任何类型绕组,拉伸和压制应用的理想选择。

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当应用要求时,闭环步进电机是一种替代方案:


高扭矩,转速高达500rpm,紧凑,经济的解决方案,无齿轮,

快速调试,无需昂贵的调试,

负载在停止时保持在适当的位置,

避免瞬态和自由振荡行为(狩猎),这是伺服电机的典型特征,发生在可变负载和脉动上,导致不可容忍的步进误差。 在突然负载变化时,伺服电机会错过其位置,必须进行更正。

闭环步进电机的理想应用领域:


多轴应用(串口,以太网,EtherCAT,CANopen)

负载变化定位任务

绕组应用

皮带驱动(起动/停止,定位)

计量泵,填料系统

半导体安装

晶圆生产

纺织机械/工业缝纫机

机器人

测试和检验系统

需要安静操作,稳定时间短和精确定位的应用

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