你的伺服系统中使用磁场定向控制吗?

技术分类: 运动控制/自动化    作者:Frank J. Bartos  发表时间:2005-11-08
些技术。Takahashi说,“实施FOC控制的费用与传统的非FOC控制费用相差无几。”
  IR公司指出它的控制方式是“通过FOC进行正弦变换”。IR已经发现FOC在力矩控制和控制平滑性方面优于传统的控制方式,这种优越性在内部永磁电机(一种用于设备的电机,比如压缩机驱动器)中体现得尤其充分。此外,FOC具有去除内部永磁电机所产生的力矩(额外力矩)的能力。Takahashi 总结说,“可以通过专用硬件控制方式克服FOC算法的复杂性,比如IR公司iMotion产品线中的Motion Control Engine。”
  德州仪器公司(TI)列举了FOC的几个优点,将其称为“正弦磁场定向控制”--主要体现在使伺服系统具有更好的动态性能,产生较少的力矩波动。由于性能的改良,可能会使电机恢复原来的尺寸,这是附带的好处。TI公司的高级应用工程师Kedar Godbole说, “长期以来运用FOC的越来越少, FOC已经面临挑战。”FOC 要求强大的计算能力,如果没有高效的处理器,
它就很难应用。他又补充道:“由于运算的复杂性,以前,在非常高级或大型的电机控制中不会使用FOC。”
  用于电机控制的高集成度嵌入式信号处理器打破了这一局面。Godbole解释说,比如,TI公司的TMS320C28x 系列控制器现在将计算能力与片上外围设备结合了起来,将FOC用在中低规模系统中。


图3: IR的Motion Control Engine的快速正弦变换使一种新的牙科钻最高速度达到100000rpm, 温升最小,没有力矩波动。

 ; ; ; ; ; ; 可供选择的方案
  在FOC之前采用的是什么方法呢?梯形和正弦变换,尤其是模拟伺服驱动--如果你追溯到多年前还可以找到其他方法--提供交流伺服电机的控制方式,但是性能较差。
  Siemens公司提到了早期伺服控制器的简单控制方式。它可以通过位置传感器检测到转子的位置和速度,并通过电流控制器运用方波电流获得同步伺服电机的基本定位。但是,方波电流会产生高转矩波动,尤其是在低速时。
  将脉宽调制运用在换流器输出电压上可以解决波动问题,产生正弦波定子电流。Siemens公司认为,过去会使用正弦变换,虽然对于高动态循环应用系统它们并不是最好的选择。“在高速时,电流空间向量的相位差会产生无功电流,这种电流不能产生任何有用力矩,但是会增加定子电流”, Gertz评论说。Siemens伺服驱动器不再会使用正弦变换。
  梯形变换是一种简单的无刷电机控制方式,它只是简单地使用了霍尔传感反馈。Baldor公司的Mazurkiewicz说,对于许多可调速度的应用系统来说,梯形变换已经足够。正弦变换加上解码器与霍尔传感反馈可以增强控制效果。他补充说,“与梯形变换相比,正弦变换只要更小的电流就能产生给定力矩。”Baldor MicroFlex驱动器通过用户选择的反馈类型软件支持梯形与正弦变换。
  TI公司认为将梯形变换用于无刷电机花费很小,应用中“允许力矩波动”。该公司还提到当无刷电机的转速超过10000rpm时,梯形变换是无效的。
  “梯形控制能引起最佳电流向量偏差30度,这会造成15%的力矩波动,和严重的效率损失,低速时的精度也会受到限制。”Bosch Rexroth公司的Fischbach说。正弦控制方式对低速性能有利,但是对高速性能没有好处。“因为电流控制器必须跟踪随时间变化的电流值,所以PI控制器的有限输出与频率响应会造成电机电流的相位滞后和误差,”Fischbach解释说,“结果,电流向量会偏离最佳方向,而电机的效率则会下降。”
  FOC克服了早期控制方式的局限性,为无刷电机提供了最佳的低高速性能。并且功能强大的处理器也降低了实现FOC的费用。我们应该好好宣传磁场定向控制的优点了。

  相关更多信息,请访问下列网站:
 ; ; ; ; ; ; Baldor Electric
  www.baldor.com
  Bosch Rexroth
  www.boschrexroth-us.com
  Copley Controls
  www.copleycontrols.com
  Delta Tau Data Systems
  www.deltatau.com
  Emerson Control Techniques
  www.emers























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