Почему ваш двигатель PMSM просто заглох

Срывы остаются одной из самых неприятных проблем для инженеров, работающих с синхронный двигатель с постоянными магнитами диски. Вы завершаете первоначальную настройку, Электродвигатель ПМСМ на холостом ходу крутится плавно, но в момент приложения крутящего момента привод отключается или ротор останавливается. Чтобы понять, почему это происходит, необходимо более внимательно изучить точность положения ротора и целостность контура управления.

Скрытый виновник: смещение электрического угла

Ориентированное на поле управление (FOC) полностью зависит от точной информации о положении ротора. Когда синхронный двигатель с постоянными магнитами глохнет под нагрузкой после хорошей работы на холостом ходу, основной причиной почти всегда является неправильное электрическое выравнивание угла.

В условиях холостого хода требуемый крутящий момент минимален. Даже при слегка неточной обратной связи по положению двигатель все равно может вращаться, поскольку требуемый крутящий момент низок. Однако при увеличении нагрузки ситуация кардинально меняется. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем с постоянными магнитами (PMSM), подчиняется синусоидальной функции угловой ошибки между потоком ротора и вектором тока статора. Как объясняется в одном из обсуждений на техническом форуме, если ваша электрическая угловая ошибка достигает 30 градусов, вы теряете 50% доступного крутящего момента. При ошибке в 45 градусов крутящий момент падает до 70% от заданного значения. Когда момент нагрузки превышает эту уменьшенную мощность, двигатель глохнет.

Три распространенные причины остановок

1. Неправильная начальная калибровка смещения.

Многие инженеры используют методы проб и ошибок, чтобы найти начальное смещение угла. Они корректируют значения до тех пор, пока двигатель не будет работать плавно на холостом ходу, предполагая, что работа выполнена. Однако по мере увеличения нагрузки небольшие ошибки смещения становятся критическими. Резольвер или энкодер обеспечивает механическое положение, которое необходимо преобразовать в электрический угол, используя количество пар полюсов. Вычитание начального смещения выравнивает его с нулевой фазой двигателя. Если это смещение неверно хотя бы на 0,1 на единицу (36 электрических градусов), становится вероятным останов под нагрузкой.

2. Невыполнение правильной центровки ротора.

Правильный метод определения смещения нулевой точки требует установки ротора в известное положение. Подача постоянного тока через ось d (с Iq, установленным на ноль) выравнивает ротор с полем статора. Важно отметить, что это должно выполняться при достаточной величине тока. Инженеры иногда используют только 10% номинального тока, что может не привести к перемещению ротора при наличии нагрузки. Ток, близкий к номинальному, обеспечивает положительное выравнивание независимо от исходного положения.

3. Насыщение ШИМ во время переходных процессов нагрузки

Когда электродвигатель PMSM глохнет, мониторинг выходов ШИМ часто показывает, что рабочие циклы достигли максимальных пределов. Это указывает на то, что контроллер требует полного напряжения, но не может поддерживать синхронизацию. Из-за угловой ошибки алгоритм FOC теряет ориентацию поля, и двигатель выходит из синхронизации.

Проверка калибровки положения

Компания Zhejiang Hechao Motor Co., Ltd. рекомендует проводить систематическую проверку. первично, выполните процедуру выравнивания постоянного тока с номинальным током по оси d и запишите показания энкодера или резольвера. Используйте это как постоянное смещение. Во-вторых, проводите испытания при постепенно возрастающем крутящем моменте, одновременно отслеживая фактический и заданный крутящий момент. Если отклонение превышает 10 %, калибровка угла требует доработки. В-третьих, внедрите метод постоянного хранения этого смещения, чтобы оно оставалось действительным при включении питания.

Взаимодействие аппаратного и программного обеспечения

Иногда проблема связана не только с углом обзора. Ошибки измерения тока могут маскироваться под проблемы с позиционированием. Если ваш электродвигатель PMSM потребляет чрезмерный ток при запуске и вызывает срабатывание защитных цепей, убедитесь, что измерение фазного тока правильное и что измеренные токи в двигателе положительны. Кроме того, убедитесь, что ваши ПИ-контроллеры настроены соответствующим образом для условий нагрузки. Приросты, работающие на холостом ходу, могут оказаться недостаточными под нагрузкой из-за изменившейся динамики системы.

Электродвигатель PMSM, который глохнет под нагрузкой, указывает непосредственно на неточность электрического угла. Решение требует точного определения начального смещения с использованием принудительного выравнивания с достаточным током по оси d, проверки под нагрузкой и правильной обработки индексных сигналов энкодера. Компания Zhejiang Hechao Motor Co., Ltd. подчеркивает, что работа на холостом ходу сама по себе никогда не подтверждает правильную настройку. Только нагруженное тестирование покажет истинное качество калибровки положения и настройки управления. Обращаясь к этим основам, вы можете исключить непредвиденные случаи остановки и добиться надежной работы во всем рабочем диапазоне.