注塑機電液伺服系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用

來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2010/6/11

　　功率調(diào)速范圍不夠?qū)捠怯来烹姍C的一個局限。御能公司借鑒在電動汽車電機系統(tǒng)方面的經(jīng)驗，采用永磁-磁阻同步電機的結(jié)構(gòu)，有效地突破了這一局限，可完全滿足注塑機電液伺服應(yīng)用的要求。

　　電機轉(zhuǎn)子位置/速度傳感器

　　為控制伺服電機的力矩和轉(zhuǎn)速，需檢測電機轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速。大部分伺服電機采用光電編碼器作為位置/速度傳感器。光電編碼盤的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，易獲得較高精度，但由於其處理電路須與電機集成在一起，在電機溫度高、震動大的環(huán)境下，再加上電磁乾擾，其電子電路往往不能正常工作，出現(xiàn)丟碼，導(dǎo)致電機控制紊亂甚至損壞電機。

　　御能伺服系統(tǒng)采用滿足電動汽車要求的高性能旋轉(zhuǎn)變壓器作為速度反饋部件，結(jié)構(gòu)牢固，耐高溫、抗震動、抗乾擾能力強，確保系統(tǒng)在注塑機的“惡劣”環(huán)境下穩(wěn)定可靠的工作，且精度可達每轉(zhuǎn)4096個脈沖。

　　伺服驅(qū)動控制器

　　伺服驅(qū)動器根據(jù)注塑機控制器（上位電腦）的壓力和流量的指令，控制伺服電機的電流、力矩和轉(zhuǎn)速。御能伺服驅(qū)動器包含伺服控制、整流/逆變功率、通訊接口和反饋檢測等單元。整流/逆變功率單元采用先進的集成IGBT模組；伺服控制單元包括位置控制器、速度控制器、轉(zhuǎn)矩和電流控制器等。采用高速數(shù)字信號處理器（DSP）作為驅(qū)動器的控制核心，實現(xiàn)各種復(fù)雜的控制算法，并輸出脈寬調(diào)制（PWM）信號至逆變功率驅(qū)動電路，來改變逆變器輸出功率，達到控制三相永磁同步交流伺服電機的目的。

　　油泵

　　作為注塑機主動力源，油泵與伺服系統(tǒng)的良好匹配對其整機性能及節(jié)能效果至關(guān)重要。目前適用於伺服系統(tǒng)的油泵有齒輪泵、柱塞泵和螺桿泵，特性各有不同，因此伺服系統(tǒng)要能適配各種油泵，并優(yōu)化參數(shù)設(shè)置。御能伺服系統(tǒng)具備先進的負載參數(shù)辨識功能，可靈活優(yōu)化適配各種油泵。

　　壓力反饋部件——壓力傳感器

　　御能伺服系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制策略，即通過控制電機力矩與轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)注塑機油壓并使之跟隨壓力命令值。油壓信號通過壓力傳感器獲得，其精度將決定注塑機壓力的控制精度。御能可提供不同控制精度要求的壓力傳感器。

　　磁場定向控制技術(shù)

　　磁場定向控制（向量控制）基本原理是在三相永磁同步電機上模擬直流電動機轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律，在磁場定向座標上，將電流矢量分量分解成產(chǎn)生磁通的勵磁電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量，并使兩分量互相垂直，彼此獨立，然後分別進行調(diào)節(jié)。交流電機的矢量控制使轉(zhuǎn)矩和磁通的控制實現(xiàn)了解耦，控制轉(zhuǎn)矩時不影響磁通的大小，控制磁通時不影響轉(zhuǎn)矩，使交流電機控制與直流電機控制一樣方便，且可獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的動態(tài)特性。

　　為了使電機始終維持最大輸出轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)需要獲得電機轉(zhuǎn)子的瞬時位置和轉(zhuǎn)速，通過將可測量的定子變量經(jīng)過座標變換，變換到轉(zhuǎn)子坐標系中，從而形成電流閉環(huán)，動態(tài)地跟蹤電流的變化，再使用速度傳感器形成速度閉環(huán)，最終實現(xiàn)電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)，獲得優(yōu)異的系統(tǒng)穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性及控制精度。這些復(fù)雜的運算需借助高速數(shù)字信號處理晶片DSP來實現(xiàn)。

　　磁場定向控制的另一個好處是，通過力矩電流分量和磁通電流分量的分別控制，最佳分配電機的銅損和鐵損，從而獲得最佳系統(tǒng)效率。

　　系統(tǒng)控制原理簡單描述如下：即時接收來自注塑機電腦主控板的流量和壓力給定信號；即時檢測并反饋來自於油泵的壓力和來自於電機的轉(zhuǎn)速。

　　針對給定與反饋之間的誤差，伺服驅(qū)動器的高速DSP運用各種控制算法，生成對伺服電機的控制信號，通過IGBT模塊驅(qū)動伺服電機，實現(xiàn)對壓力和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制。

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