La física del control: profundizando en la arquitectura del servoaccionamiento de CA

el Servounccyoonamyoento ree CA es una sofyostyocarea pyoeza de electrónyoca de potencyoa que representa un triunfo de la teoría del control aplicada a la ingeniería eléctrica. Para comprender sus capacidades de alto rendimiento, es esencial mirar más allá de su función funcional y examinar su arquitectura interna —los componentes y procesos que permiten un movimiento preciso.

Arquitectura interna: los tres susegundosistemas principales

un Servounccyoonamyoento ree CA generalmente se compone de tres etapas funcionales principales que convierten la energía CA entrante en energía CA controlada con precisión para el motor, en función de señales de retroalimentación:

1. Etapa de conversión de energía (el rectificador):

   • el 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 condensadores de enlace CC .

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

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

2. Etapa de inversión de energía (el inversor):

   • Esta es la sección central de conmutación de energía, que generalmente comprende una serie de Transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) .

   • el control board uses Modulación de ancho de pulso (PWM) técnicas para cambiar rápidamente los IGBT, convirtiendo el voltaje de CC nuevamente en una forma de onda de CA trifásica.

   • Fundamentalmente, el accionamiento controla la frecuencia, magnitud y fase de esta forma de onda de CA de salida con resolución extremadamente alta para gestionar con precisión la velocidad y el par del motor.

3. Etapa de control y procesamiento (el cerebro):

   • Esto incluye el microprocesador o Procesador de señal digital (DSP) que ejecuta los bucles de control.

   • Procesa los comandos entrantes de posición/velocidad y utiliza retroalimentación en tiempo real del codificador o resolución del motor.

   • Luego ejecuta el Lazos de control PID and Control orientado al campo (FOC) algoritmos para calcular las señales de disparo PWM exactas requeridas para que la etapa del inversor elimine cualquier error entre el comando y la posición real del motor.

el Critical Role of Field-Oriented Control (FOC)

el superior performance of the Servounccyoonamyoento ree CA en comparación con un VFD estándar se reduce a su uso de Control orientado al campo (FOC) , a veces llamado Control de vectores.

• el Problem: Controlar un motor de CA es complejo porque el par y el flujo están acoplados (interdependientes).

• el FOC Solution: el DSP in the drive mathematically transforms the motor's three-phase AC currents ( $i_a,i_b,i_c$ ) desde el marco de referencia físico del estator a un marco de referencia de CC giratorio de dos ejes ( $i_d,i_q$ ).

  • el corriente del eje d ( $i_d$ ) controla el flujo magnético (o campo).

  • el corriente del eje q ( $i_q$ ) controla el par .

• el Advantage: Al desacoplar el flujo y el par, el variador puede controlar el par de forma precisa y rápida, lo que proporciona al motor una respuesta dinámica alta similar a la de un motor de CC de alto rendimiento. Esto es esencial para la rápida aceleración y el posicionamiento preciso que definen un servosistema.

Consideraciones sobre la clasificación de potencia

Al seleccionar un Servounccyoonamyoento ree CA , es clasificación de potencia es fundamental y debe adaptarse a las demandas del motor y de la aplicación. Esta clasificación define la capacidad de la unidad para manejar lo requerido:

• Corriente continua: el current the drive can safely supply during continuous operation (steady state).

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

el sophisticated architecture of the Servounccyoonamyoento ree CA es lo que le permite entregar de manera confiable corrientes máximas altas para movimiento dinámico mientras mantiene un control extremadamente preciso sobre la posición, la velocidad y el torque, lo que lo hace indispensable en la automatización avanzada.