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永磁电机、驱动、控制的集成开发

永磁电机、驱动、控制的集成开发

点击数:7338 次   录入时间:03-04 11:46:43   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

  直驱式螺杆泵驱动系统中,低速大转矩永磁直流无刷电机是根据螺杆泵负载特性而特殊研制的,驱动器的硬件与同等容量的异步电机驱动器相似,但软件是针对直流无刷电机的控制,刹车控制功能也集成到驱动器中,所以这些通用变频器是难以做到的。这一应用再次显示了永磁电机、驱动器、控制器集成开发的实际意义。

  四 关键技术

  异步电机的变频调速我国起步晚,异步电机的控制模型和大功率变频器的设计水平落后于国外。永磁电机驱动系统给我们提供了机遇,一是我国的稀土储量很丰富;二是国外对永磁电机驱动系统的研究也不是很普及,应用也不多;三是永磁电机的可控性。要普及永磁电机驱动系统的应用,必须对一些关键技术和共性技术进行攻关,具体为:

  (1)控制器:硬件技术最成熟、实现最容易、见效最快。但目前使用较多的是PLC,也为进口产品,价格偏高,不利于形成具有我国自主知识产权的产品。如何用微控制器为核心组成的系统替代PLC,性能和可靠性可与之媲美,价格可大大降低,这是硬件方面要解决的问题。软件除要针对不同应用领域建立简单易学的开发平台外,最好建立一套较为简洁通用的应用语言和算法;

  (2)电机:应对电机的结构、制造工艺、材料、电磁设计进行研究,适当时制订相应工业标准。对某些应用在特殊场合如低速大转矩、周期性变化的负载、势能负载、大惯量负载的电机应集中力量研制,这是市场上短缺的产品;

  (3)传感器:是控制系统中的主要元件,电机的磁场定向控制就需要电流和位置传感器,运动控制系统中还需要其他种类的传感器。我国虽能生产相当种类的传感器,但性能还有一定差距,对此应予以充分的重视。对于已有的传感器可以选用或集成,新型传感器则要研制开发;

  (4)驱动器:是制约伺服运动系统工业化的瓶颈,主要原因有3部分,一是复杂准确的电机模型难以在传统的单片机上实现,数字信号处理器(DSP)的出现为这个问题的解决迈了一大步,但DSP的普及程度还不够,控制算法目前要解决的实际问题包括无传感器算法、电机的低速运行平稳性、系统的快速响应等。二是功率电子器件的可靠性及系统设计水平低下,智能功率模块(IPM)和专用智能功率模块(ASIPM)的发展,使一般技术人员也能从事小功率电子线路的设计,但对大功率电子线路的设计及可靠性还应进行系统研究。

  永磁电机驱动系统的集成开发涉及众多技术,绝非少数人或某一方面的人就能完成,特别在初期,系统结构类似于图2分布式系统,涉及电机、机械、电力电子、控制和应用等方面的技术。实现产业化既要攻克技术难关,又要建立合理机制,激发研发、制造、应用等环节的积极性。这方面探索尤为迫切和重要。

  五 结论

  永磁电机驱动系统集成开发策略是针对我国目前该领域的现状而提出的,近5年,我们在研发中始终贯穿这一策略,取得了一些成绩,550W工业缝纫机伺服系统,以及1000Nm直驱式螺杆泵驱动系统,是这一策略的体现。永磁电机驱动系统的不断应用和推广也带给电机行业新的机遇,从永磁电机的设计与加工,到驱动器的开发和制造,再到应用领域的寻找及拓展,各个企业如何参与其中,将给他们带来深刻的变化。

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