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过去,为了让客户启动电机控制项目,我们为他们提供了用于控制算法的应用笔记和演示代码,该算法在dsPIC33 电机控制器以及使用我们的一台库存演示电机的一个电机控制开发板上运行。对于相对简单的控制算法,例如6 步换相、无传感器BEMF 甚至是带滑模观测器(SMO)的简化FOC,这种方法十分有效。利用这些算法,只需调整新电机和负载的少量调节参数,而借助调节指南,我们可以轻松指导工程师完成整个过程。客户通常可以在短短几个小时内使电机旋转起来,这样便有时间关注应用需求。目前,我们的大多数dsPIC33 电机控制客户都希望在使用PLL 估算器运行FOC 的同时,还能运行其他几种算法。这包括:启动时检测转子位置的初始位置检测(IPD)软件、可最大程度提高电机转速的弱磁(FW)算法、用于最大程度提高电机转矩输出的每安培最大转矩(MTPA)、用于支持较低电机转速的死区时间补偿(DTC)算法、用于减少母线电容量(以节省成本)的过调制(OM)算法、可平稳启动自由旋转电机的风车(WM)算法,以及能使电机安全地快速降速和停止的主动制动(AB)。客户通常希望能混合使用这些附加算法并将部分组合与其主要FOC 算法相匹配。此外,这些附加算法还有各种选项可供选择。这极大地提高了解决方案的复杂程度,远远超出了独立演示代码项目及调节指南所能涵盖的范围。Microchip 的dsPIC33 电机控制团队几年前就已开始着手解决这一问题。他们创造出一个FOC 软件工具,这款名为motorBench® 开发套件的GUI,与称作电机控制应用框架(MCAF)的软件框架协同工作,可针对特定电机生成FOC 代码。用户可利用motorBench 工具配置主要FOC 算法的工作方式。例如,您可以选择使用PLL 或角度跟踪PLL(AT-PLL)估算器,或者使用外部增量(光学)编码器来提供转子位置反馈。可以选择和配置三种不同的电机启动算法选项。此外,还可以选择和配置附加算法的选项。
电机控制应用开发的主要困难之一是需要一个设计出色的电机控制开发板。它必须能够处理电机产生的电压和电流,并且镀铜层要足以吸收由MOSFET 在高频(通常为20 kHz)下开关产生的热。既不能将其用金属线缠绕,也不能接到电路试验板上。几年前,我去拜访了一家客户,他们当时正尝试对低电压电子换相风扇电机应用进行调试。他们可以启动电机和风扇,但运转几秒后就会停转。他们连上了调试器,试图找出发生的问题。他们发现,我们的dsPIC®电机控制DSC 上的CPU 由于在客户代码中的随机位置执行了非法指令而停止。他们希望我能帮助找出电机控制芯片出了什么问题。我到达时,本打算去一个实验室,但却被带到一间普通的会议室,他们在那里运行电机。令我惊讶的是,他们没有使用PCB(印制板),而是将dsPIC 电机控制DSC 和逆变器组件安装到了电路试验板上,并在周围布满了跳线来连接电路。
功能安全这一趋势始于家用电器,但在大约10 年前,随着ADAS应用的开发,汽车领域也开始重视功能安全,很快医疗应用也对安全性提出了很高要求。家电和工业应用均需符合IEC 60730 B 类设备的要求。在汽车领域,该规范称为ISO 26262 ASIL B、C或D。而对于医疗应用,则适用于IEC 61508 SIL 2/SIL 3 规范。这些功能安全规范在不断发展演变。他们在开始时需要利用软件诊断程序或硬件电路来发现可能造成人身伤害的故障。现在,他们将安全性贯穿于整个设计过程(甚至包括公司的组织形式),以此来控制电气元件的开发过程,为这一流程提供支持。Microchip 现在根据此ISO 流程设计出新的电机控制芯片,并向客户提供功能安全诊断库和用户指南等附加产品,帮助他们实现安全合规性。降低成本是第三大趋势,它既没有开始,也不会结束。客户希望有能够以最低价格满足其需求的选择,而制造商理所当然地希望将其利润最大化。像Microchip这样的半导体制造商,其最终目标是推动技术几何结构逐渐变小,增加每个硅晶圆上的管芯数量,从而在竞争中取胜。
三相感应电动机和三相永磁同步电动机矢量控制;三相感应电动机和三相永磁同步电动机直接转矩控制;无速度传感器控制与智能控制。全书采用空间矢量理论,在对各种控制技术进行独立分析的同时,利用空间矢量理论统一性特点分析和建立了它们之间的联系,从中阐述了不同控制技术的控制思想、特点及相互关联。本书深入浅出,力求体现内容的系统性、理论性、先进性和实用性。书中还配有仿真实例、思考题和习题等介绍了矢量控制和直接转矩控制的技术基础,即机电能量转换、电机统一理论和空间矢量理论的相关知识。第2~5章重点介绍了三相感应电动机和永磁同步电动机矢量控制和直接转矩控制的控制原理、控制方法和控制系统。第6章介绍了这两种交流电动机的无传感器控制及智能控制的原理与应用。对这几种控制技术,强调技术先进性。本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化等专业高年级本科生和电机与电器、电力电子与电力传动等学科研究生的教材,也可供高等院校、研究院(所)和企业从事数控、自动化、电气传动技术的研究和开发人员参考。在电机控制领域有三大主要趋势,它们呈现出并驾齐驱的态势。这三大趋势分别是:提高能效(绿色倡议)、完善功能安全(最早适用于家电应用,现在应用范围已扩大),当然还有一直以来的降低成本趋势。无论对消费者、Microchip 还是整个世界而言,这三大趋势都极为有利。据估计,电机控制所消耗的电力约占全球电力产能的三分之一。随着能源成本的不断增加,电机控制自然而然成为了提高效率的目标。这就促使应用从BDC 演变为BLDC 再到PMSM,最终发展至IPM 电机,以便在消费品、工业和数据中心应用中实现更高的能效。甚至在汽车领域,提升燃油效率或延长电动汽车(EV)一次完全充电的行驶距离,这样的趋势,也在推动从低成本BDC 到高效BLDC 电机的转变。
交流电动机有两种类型:同步电动机和异步电动机。 同步电动机是一种由交流电驱动的电动机,其中旋转周期与电源电压的频率(通常为三相)同步。它由一个转子(与轴集成为一体的旋转部件)组成,在该转子上有多个由直流电驱动的永磁体或电磁体产生的具有交替极性的磁极,以及一个带有绕组或线圈的定子,定子带有交流电当前。 定子的极膨胀产生一个旋转磁场,该磁场驱动转子。旋转频率与电源频率有关,该频率是电动机中存在的极坐标扩展数的函数。可以调节同步电动机的功率因数,使用大型同步电动机可以提高运行效率,而无需进行速度调节。近年来,小型同步电动机已越来越多地用于速度调节系统中。 异步电动机是一种由交流电驱动的电动机,其旋转频率与50/60 Hz不成比例。也就是说,它与它“不同步”。因此,它与同步电动机不同。在三相电动机中,极膨胀是三的倍数。从全负载范围到恒速运行,异步电动机具有更高的运行效率和更好的运行特性。它们还满足工业和农业机械中的大多数传动要求。 步进电动机是具有无刷电子管理功能的同步脉冲直流电动机,可以将其旋转分为多个步骤。步进电机是与其他电机不同的电机,目的是将轴保持在稳定的位置。如果简单地为其供电,则它们只会停在非常精确的位置。步进电机在低角速度下具有高扭矩。这对于以最大速度加速有效负载很有用。而且,步进电动机具有高保持转矩。这是在电动机供电的情况下抵抗旋转的转矩。它通常很高,即使是小型电动机,当转子静止时也会导致“自锁”。
发动机控制提供了在设计阶段提高效率的可能性。了解每种发动机的控制需求以及最适合给定应用程序的样式可以帮助确保在任何情况下均具有更高的效率。实际上,发动机由三部分组成:运动的部分(通常会旋转,但也有线性电动机),固定的部分和产生电磁场的部分。这些部分分别称为转子,定子和开关。 由于磁场和电流之间相互作用的相同物理原理,所有电动机都能工作。这种相互作用产生了以Nm为单位的转矩和速度(以每分钟转数或RPM表示),通过该转矩可以识别电动机的性能。通过产生磁场的方式将各种类型的电动机彼此区分开:连续电动机(DC):由磁体或定子绕组产生的静磁场;旋转转子中的绕组。交流电动机(AC):动态磁场,由电流和转子产生的磁场之间的相互作用产生。 步进电机:这些电机使用一系列电脉冲来旋转电机轴。
利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术。具体表现:a是一个占空比(英文:Duty cycle,即高电平在一个周期内所占的比例)为10%的PWM输出,即在信号周期中,10%的时间通,其余90%的时间断。b和c显示的分别是占空比为50%和90%的PWM输出。这三种PWM输出编码的分别是强度为满度值的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。例如,假设供电电源为10V,占空比为10%,则对应的是一个幅度为1V的模拟信号。占空比说明以上为最为简单的等脉宽PWM,实现的调整电压也为定值。SPWM(Sinusoidal PWM)示意图上图为正弦PWM动图示意图,绿色线为PWM占空比调整,红色线为实际正弦值。PWM控制技术在电机中的应用PWM控制电机目前有两种方式:开环模式(open loop)和闭环模式(close loop)开环模式开环模式工作原理如下图:开环模式可知电机输出性能与之端电压息息相关,以12V直流电机为例,在电机两端接上12V的直流电源,电机会以满速转动,如果将12V电压降至2/3即8V(PWM把占空比调整到2/3),那么电机就会以满速的2/3转速运转,此时将占空比设为定值,那么输出转速和扭矩也是定值。此模式下,电子控制单元对电机的控制是单向的。
目前电机行业面临着诸多挑战,例如行业内竞争洗牌严重、恶性竞争出现劣币驱逐良币现象和创新技术项目进度缓慢等等,如果要从内部技术层面反思的话,其中最值得重视的一项挑战则是关于自动一体化的电机技术研发。毋庸置疑,电机的智能自动化已经在行业里形成了新的发展趋势,势必将电机、驱动和控制的设计、制造到运行、维护都更为紧密地融为一体,很多电机企业都在为未来实现电机智能自动化而努力着,而控制技术则是智能自动化道路上首要面对的“坎坷”。深圳大学机电与控制工程学院教授曹广忠表示,矢量控制是目前比较多企业采用的电机驱动控制方式,为了控制转矩,产生磁通量中生成电流,以实现设备的响应性,当然也可采用不同的方式来实现矢量控制算法。合适的控制技术需要经过多方面的测试考验,如果终端企业想要省略掉产品设计周期长的麻烦,直接采用市场上现成的控制模块的话,那么最终出来的电机产品可能会面临哪些技术挑战呢?同时目前市场主流技术方案有哪些,以及未来哪种控制技术更具市场发展潜力呢?对此,东芝电子元件分立器件应用工程师辜常林表示,目前优质的主流电机控制技术分两种,一种是纯硬件的方式,另一种是软件方式;纯硬件方式的话,它将原设程序都集成设计在芯片当中,所以不再需要去做过多的设计功夫,而软件方式的话,灵活度会比较高一些,可以实现多种阶梯式的电机驱动控制,如控制转速,便于灵活地做到接地性的控制方式。
液压传动与电液伺服系统有什么区别:以高压液体作为驱动源的伺服系统。液压伺服系统是由液压动力机构和反馈机构组成的闭环控制系统,分为机械液压伺服系统和电气液压伺服系统(简称电液伺服系统)两类。其中,机械液压伺服系统应用较早,主要用于飞机的舵面控制和机床仿型装置上。随着电液伺服阀的出现,电液伺服系统在自动化领域占有重要位置。电机控制应用非常广泛:工业自动化:比如电梯曳引机、机床、机器手臂、风机、泵等;汽车:电动汽车牵引、混合动力电动机/发电机控制、电动助力转向、电动雨刷、电动车窗、通风换气及空调设备;特种电动车辆:观光车、高尔夫球车、电动叉车等的牵引;风力发电:变流器控制、变桨控制;轨道交通:高铁牵引、地铁牵引、磁悬浮列车牵引;家电及个人消费品:空调压缩机及风机、洗衣机、吸尘器、家用服务机器人、电动工具、园林工具、航模、无人机、电动自行车、手机震动电机等;医疗器械;
IE3 m550-P three-phase AC motors for inverter operationEfficient at handling both basic and extensive machine tasksEnergy efficient m550-P three-phase AC motor (IE3) for constant and variable motion.Power range: 0.75 to 45 kWTorque range: 4.9 to 290 NmSuitable for inverter and energy efficient mains 德国Lenze公司成立于1947年,通过60多年的不懈的努力,凭借着优质的产品和丰富的工业传动技术工程经验,Lenze致力于为合作伙伴提供上至电网,下至输出轴的全套自动化传动系统解决方案。其产品已广泛应用于包括纺织,印刷,包装,造纸,建筑,食品加工,物流技术,医疗设备等几乎所有机械制造领域。自1947年成立以来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。从设计阶段到售后服务,从控制器到驱动轴。伦茨将会与客户共同制订最佳解决方案并积极将其实现,无论是优化已有机型还是开发新型设备。Lenze 伦茨集团总部位于德国,目前在全球已有员工逾3000人。60多年来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze 集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。Lenze集团于1997年在中国北京设立办事处,正式进入中国市场。Lenze致力于不断扩大其在中国的业务,并稳步建立中国市场。2007年,Lenze集团在中国上海设立了全资子公司,伦茨(上海)传动系统有限公司。目前公司在上海临港新城重装备区建成了生产基地和物流中心,并在全国14个地方设立销售办事处,从而及时响应中国市场需求,更快捷有效地为您提供从Lenze标准产品到客户定制产品、从控制系统到驱动轴的全方位高品质产品。
德国Lenze公司成立于1947年,通过60多年的不懈的努力,凭借着优质的产品和丰富的工业传动技术工程经验,Lenze致力于为合作伙伴提供上至电网,下至输出轴的全套自动化传动系统解决方案。其产品已广泛应用于包括纺织,印刷,包装,造纸,建筑,食品加工,物流技术,医疗设备等几乎所有机械制造领域。自1947年成立以来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。从设计阶段到售后服务,从控制器到驱动轴。伦茨将会与客户共同制订最佳解决方案并积极将其实现,无论是优化已有机型还是开发新型设备。Lenze 伦茨集团总部位于德国,目前在全球已有员工逾3000人。60多年来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze 集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。Lenze集团于1997年在中国北京设立办事处,正式进入中国市场。Lenze致力于不断扩大其在中国的业务,并稳步建立中国市场。2007年,Lenze集团在中国上海设立了全资子公司,伦茨(上海)传动系统有限公司。目前公司在上海临港新城重装备区建成了生产基地和物流中心,并在全国14个地方设立销售办事处,从而及时响应中国市场需求,更快捷有效地为您提供从Lenze标准产品到客户定制产品、从控制系统到驱动轴的全方位高品质产品。MDFQA asynchronous servo motorsEnclosed-ventilated motors in the power range: 22.6 to 95 kWEnclosed-ventilated, long service life, wide speed control range and torques up to 1,400 Nm.The enclosed-ventilated motors in the MDFQA range are designed for continuous operation with high torque.With their g
MCM synchronous servo motorsMedium dynamics in a compact designThe compact MCM synchronous servo motor for positioning, robotics, packaging technology and handling system applications.Torque range: 0.6 to 26.4 NmPower range: 0.19 to 2.5 kW 德国Lenze公司成立于1947年,通过60多年的不懈的努力,凭借着优质的产品和丰富的工业传动技术工程经验,Lenze致力于为合作伙伴提供上至电网,下至输出轴的全套自动化传动系统解决方案。其产品已广泛应用于包括纺织,印刷,包装,造纸,建筑,食品加工,物流技术,医疗设备等几乎所有机械制造领域。自1947年成立以来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。从设计阶段到售后服务,从控制器到驱动轴。伦茨将会与客户共同制订最佳解决方案并积极将其实现,无论是优化已有机型还是开发新型设备。Lenze 伦茨集团总部位于德国,目前在全球已有员工逾3000人。60多年来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze 集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。Lenze集团于1997年在中国北京设立办事处,正式进入中国市场。Lenze致力于不断扩大其在中国的业务,并稳步建立中国市场。2007年,Lenze集团在中国上海设立了全资子公司,伦茨(上海)传动系统有限公司。目前公司在上海临港新城重装备区建成了生产基地和物流中心,并在全国14个地方设立销售办事处,从而及时响应中国市场需求,更快捷有效地为您提供从Lenze标准产品到客户定制产品、从控制系统到驱动轴的全方位高品质产品。
Lenze Smart Motor m300Lenze Smart电机将不同驱动版本的数量减少了多达70%。不含接触器和启动器,可随意设置固定转速,并且有许多用于物料搬运应用的集成式功能。Lenze Smart电机还符合最高的能效要求,并可使用智能手机进行操作,非常便捷。产品亮点可自由调速减少了不同驱动器的数量集成式软启动功能电子接触器和电机保护 德国Lenze公司成立于1947年,通过60多年的不懈的努力,凭借着优质的产品和丰富的工业传动技术工程经验,Lenze致力于为合作伙伴提供上至电网,下至输出轴的全套自动化传动系统解决方案。其产品已广泛应用于包括纺织,印刷,包装,造纸,建筑,食品加工,物流技术,医疗设备等几乎所有机械制造领域。自1947年成立以来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。从设计阶段到售后服务,从控制器到驱动轴。伦茨将会与客户共同制订最佳解决方案并积极将其实现,无论是优化已有机型还是开发新型设备。Lenze 伦茨集团总部位于德国,目前在全球已有员工逾3000人。60多年来,驱动和自动化系统一直是Lenze的核心竞争力,也使Lenze成为业内最具创新性的企业之一。Lenze 集团还可在机械开发的各个阶段为客户提供完整的产品体系,是目前市场上为数不多的此类供应商之一。Lenze集团于1997年在中国北京设立办事处,正式进入中国市场。Lenze致力于不断扩大其在中国的业务,并稳步建立中国市场。2007年,Lenze集团在中国上海设立了全资子公司,伦茨(上海)传动系统有限公司。目前公司在上海临港新城重装备区建成了生产基地和物流中心,并在全国14个地方设立销售办事处,从而及时响应中国市场需求,更快捷有效地为您提供从Lenze标准产品到客户定制产品、从控制系统到驱动轴的全方位高品质产品。