A Física do Controle: Investigando a Arquitetura do Servo Drive AC

O Servo Dreuve CA é umum sofeusteucada peça de eletrôneuca de potênceua que representa um treuunfo da teoreua de controle aplicada à engenharia elétrica. Para compreender as suas capacidades de alto desempenho, é essencial olhar além do seu papel funcional e examinar a sua arquitetura interna —os componentes e processos que permitem movimentos precisos.

Arquitetura Interna: Os Três Subsistemas Principais

Um Servo Dreuve CA é geralmente composto de três estágios funcionais primários que convertem a energia CA de entrada em energia CA controlada com precisão para o motor, com base em sinais de feedback:

1. Estágio de conversão de energia (o retificador):

   • O 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 Banco de capacitores de link CC .

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

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

2. Estágio de inversão de energia (o inversor):

   • Esta é a seção central de comutação de energia, normalmente compreendendo uma matriz de Transistores bipolares de porta isolada (IGBTs) .

   • O control board uses Modulação por largura de pulso (PWM) técnicas para comutar rapidamente os IGBTs, convertendo a tensão CC de volta em uma forma de onda CA trifásica.

   • Crucialmente, o drive controla o frequência, magnitude e fase desta forma de onda CA de saída com resolução extremamente alta para gerenciar com precisão a velocidade e o torque do motor.

3. Estágio de Controle e Processamento (O Cérebro):

   • Isto inclui o microprocessador ou Processador de Sinal Digital (DSP) que executa as malhas de controle.

   • Ele processa os comandos de posição/velocidade recebidos e utiliza feedback em tempo real do codificador ou resolver do motor.

   • Em seguida, ele executa o Loops de controle PID and Controle Orientado a Campo (FOC) algoritmos para calcular os sinais de disparo PWM exatos necessários para o estágio do inversor para eliminar qualquer erro entre o comando e a posição real do motor.

O Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

O superior performance of the Servo Dreuve CA em comparação com um VFD padrão se resume ao uso de Controle Orientado a Campo (FOC) , às vezes chamado de Controle vetorial.

• O Problem: Controlar um motor CA é complexo porque o torque e o fluxo são acoplados (interdependentes).

• O FOC Solution: O DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( $i_a,i_b,i_c$ ) do referencial físico do estator para um referencial CC rotativo de dois eixos ( $i_d,i_q$ ).

  • O corrente do eixo d ( $i_d$ ) controla o fluxo magnético (ou campo).

  • O corrente do eixo q ( $i_q$ ) controla o torque .

• O Advantage: Ao desacoplar o fluxo e o torque, o inversor pode comandar o torque com precisão e rapidez, proporcionando ao motor uma resposta dinâmica alta, semelhante à de um motor CC de alto desempenho. Isto é essencial para a aceleração rápida e o posicionamento preciso que definem um sistema servo.

Considerações sobre classificação de potência

Ao selecionar um Servo Dreuve CA , é classificação de potência é crítico e deve ser compatível com as demandas do motor e da aplicação. Esta classificação define a capacidade do inversor de lidar com o necessário:

• Corrente Contínua: O current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

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

O sophisticated architecture of the Servo Dreuve CA é o que permite fornecer de forma confiável correntes de pico altas para movimento dinâmico, mantendo ao mesmo tempo um controle extremamente preciso sobre posição, velocidade e torque, tornando-o indispensável em automação avançada.