Российский ЦИФРОВОЙ АСИНХРОННЫЙ СЕРВОПРИВОД (станки, лифты, системы ориентации и позиционирования)

В НТЦ "Приводная Техника" разработана, реализована и подготовлена к производству векторная система регулирования, на основе которой могут строиться асинхронные электропривода повышенной точности. Система позволяет получать высокую динамическую и статическую точность поддержания скорости.
Диапазон регулирования электропривода может достигать 10 000, а полоса пропускания - 200 Гц и выше.
В настоящее время НТЦ "Приводная Техника" и СП "ГАМЕМ" на основе данной системы готовят к производству гамму электроприводов мощностью от 3 до 55 кВт.
Основные характеристики системы были проверены на приводах мощностью 3 кВт из первой опытной партии.

 Динамика привода

Ниже (рис. 1,2) приведены осциллограммы, позволяющие оценить динамические свойства привода.
При снятии этих осциллограмм привод был настроен на максимальный перегрузочный момент, в 2.5 раза превосходящий номинальный момент двигателя.

Рис. 1 Переходный процесс реверса двигателя на половине от номинальной скорости (750 об/мин)	Рис. 2 Переходный процесс реверса двигателя на номинальной скорости (1500 об/мин)

 Диапазон регулирования

Ниже приведена осциллограмма, полученная в процессе испытаний при отработке номинальной скорости
(1500 об/мин).

Из графика следует, что неравномерность скорости вращения на номинальной скорости составляет примерно 0.05%.
Измеренная секундомером неравномерность вращения на скорости 0.15 об/мин ( ) равна 0.5%.

 Функциональные возможности

 

Задание скорости, положения или момента
Возможны следующие варианты задания:
· Задание по аналоговому входу (±10В).
· Цифровое задание по RS-485 (открытый протокол).
В следующей модификации системы будет предусмотрено импульсное задание.

Двухзонное регулирование скорости
В приводе реализовано двухзонное регулирование скорости (зона постоянства момента и зона постоянства мощности). В зоне постоянства мощности регулирование осуществляется с ослаблением поля.

Режим ограничения момента
Ограничение момента может осуществляться с помощью внешнего аналогового сигнала или по команде через последовательный порт.

Режим нулевой скорости
Привод реализует режим нулевой скорости с жестким валом и максимальным моментом.

Режим ориентации
Режим ориентации осуществляется в двух вариантах:
· По датчику на валу двигателя.
· По датчику шпинделя с участием датчика на валу двигателя.
Привод осуществляет ориентацию вала и жестко фиксирует его положение. Точность ориентирования зависит от типа применяемого датчика.
Например, при использовании в качестве датчика скорости и положения фотоимпульсного датчика на валу двигателя с числом импульсов на оборот: 40960, точность ориентирования составляет примерно 2 угловые минуты.

Режим переключения механической передачи
Режим переключения передачи реализуется в двух вариантах:
· Переход на ползучую скорость с ограничением момента.
· Реверсы на ползучей скорости с ограничением момента.
Все параметры данных режимов настраиваются.

Режим позиционирования
Можно задать позицию рабочего органа через угол поворота вала двигателя. При этом угол поворота вала может быть больше 360°. Привод автоматически отработает заданный угол и жестко зафиксируется в заданной точке.

Осциллограмма на рис. 4 иллюстрирует процесс отработки скачка задания угла в 10° в режиме слежения за положением.

Осциллограмма на рис. 5 иллюстрирует процесс ориентации вала в точке 0°, в режиме слежения за положением.

Режим формирования циклограмм
Привод позволяет пользователю формировать подпрограммы циклограмм и выполнять их по внешней команде.

Линейные и S-образные характеристики разгона/торможения

Привод позволяет пользователю настраивать характеристики разгона / торможения. Выше приведена осциллограмма реверса двигателя на номинальной скорости с максимальной плавностью движения по S-образной характеристике разгона/торможения.

Двигатель и датчик
В приводе могут применяться различные типы двигателей и фотоимпульсных датчиков. Например, все вышеназванные характеристики были получены на обычном серийном общепромышленном двигателе типа АИР100S4У3, на вал которого был установлен фотоимпульсный датчик типа ЛИР-158А .

Повышение качества двигателя и датчика вызовет только улучшение характеристик привода.
Для настройки на конкретный двигатель в системе предусмотрен режим автоопределения параметров двигателя. В этом режиме система автоматически тестирует двигатель и настраивается на его параметры.
В следующей модификации системы предусматривается наряду с фото-импульсным применение и синус- косинусного датчика. При этом ожидается резкое улучшение равномерности вращения привода в области низких частот и выход на более высокие диапазоны регулирования.

Элементная база
Система регулирования реализована на сигнальном процессоре фирмы ANALOG DEVICES.
Силовой блок реализован на силовых IGBT-модулях фирмы MITSUBISHI ELECTRIC.

 

В настоящее время налажено производство опытных партий электроприводов данной модели.
Серийный выпуск планируется начать в 2003 году. На этапе перехода от опытных образцов к серийному производству проектировщики и производители заинтересованы в контактах с потенциальными потребителями с целью наиболее полного учета их потребностей.