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变频电机带编码器,而且是增量式的,为什么

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人气:-发表时间:2019-04-04 09:07【

自动控制通过常会遇到各种电机控制,输送带,电梯,促进小型汽车等越高功率电机多数采用变频电机,每个品牌PLC +变频器驱动控制变频电机也很受欢迎。

然而,用户经常遇到这样或那样的问题:

为什么一个变频电机编码器吗?

不安装编码器也可以?

变频电机和编码器,可以用作异步伺服控制?我们能做定位控制吗?

一些变频电机控制不仅安装了一个编码器,有双编码器闭环,是怎么回事?

有人说,“坏定位变频电动机,也不同步,做应该改变同步伺服电机同步控制”?

变频电机编码器信号常常干扰,很容易坏,如何选择编码器吗?

本文首先讨论了变频器电机为什么要安装编码器这一问题。

一、基本概念

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逆变电机编码器作为一种速度编码器,主要用于计算电机转子的反电动势,从而实现与电机当前反电动势对应的精确驱动控制。

驱动电流启动时电动机的转子旋转,根据电磁定律,当磁场变化时,附近的导体会产生感应电动势,其方向符合法拉第定律和楞次定律,并对电压最初增加线圈的两端。这个电压是反电动势。

根据能量守恒定律:

每个电机都有自己的特性常数,反电动势与电机的转子转速成正比,这个特性常数。

“反电动势=特性常数X转子转速”

变频电机失速,相应的常用方法是使早期的电机功率和电源转换器的设计,想要足够大,有足够的保证金对应于高电流热损失,防止电机烧坏或变频器装置,并且需要配备一个大电阻箱,过电压分配将开始超过几分之一秒的能量平衡电阻箱。这导致电机设计体积大,逆变器效率低,浪费。在电机加速过程中,大量的能量被浪费在热损失上。

因此,如果逆变电机编码器的选型和安装得当,将会提高电机和逆变器的效率,减少损坏和故障,真正体现逆变电机的节能效果。多安装一个编码器的好处远远大于多安装一个编码器的价格。

2. 矢量控制方式

编码器的反馈可以提高加速度转矩控制的性能

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矢量是方向控制。当电机驱动的势能与反电动势保持正时,就会产生加速度。

减速发生在电机驱动的势能与反电动势为负时。

矢量控制是对电机加减速效果的一种精细控制,尤其是当电机低速启动加速时,以及当电机减速定位停止时(低速时)。

用牛顿第二定律的话来说:

F = kma。

F =力;M =质量。

K =惯性常数;

一个=加速”

速度对应电机转矩,矢量控制对应电机转矩控制。如果矢量控制的精度需要转子加速度的精确反馈,最好使用编码器作为反馈传感器进行加速度计算。

回到本文开头的问题,变频电机没有编码器可以吗?

三、异步伺服控制方式需要双编码器闭环控制

——异步电机加减速响应执行延迟及减速机精度问题

如前所述,异步电动机与同步电动机的不同之处在于异步电动机的驱动环节没有位置闭环,位置是由速度对时间的积分得到的。众所周知,伺服控制是一种位置回路、速度回路和转矩回路的三闭环控制。位置环和速度环应该是独立的,虽然有位置变化/时间=速度和速度x时间=位置的计算,但这种计算在同步电机中是可行的,但在异步电机中不可行——误差和执行响应延迟的差异。

精密减速机问题

目前,大量的同步伺服电机的人气,但也主要是在使用小功率的电机,减速器设计的小型精密伺服电机是最主要的能源,但在减速机的一些重要参数,如扭矩效率、材料特性、机械磨损需求并不突出。而异步电动机往往被用于功率较大的输出要求,减速机厂家关注的是材料特性、机械磨损、输出转矩效率,而在机械末端定位精度要达到与小型伺服电机相同的精度一直是比较困难的。

这是本文开头提出的一个问题,什么是双编码器闭环控制。

对于变频电机,仅使用一个编码器作为速度和位置的闭环是无效的。当只有一个编码器时,要么速度是闭环的,要么位置是闭环的,但不是两者都是。

下图是KEB驱动程序P6在展会上展示的双编码器闭环控制原理图

PLC+变频器+编码器位置控制

变频电机也能很好地完成定位控制

带来

港口机械自动定位控制

回到本文开头提出的问题,有人说“变频电机不好定位,同步伺服电机做”,这是因为只有一个编码器,理所当然的比较和同步伺服电机,变频电机异步驱动,位置环不是汽车,是在“外环”。

第二编码器的伺服控制系统安装在展览中出现的低速端。

五、多电机同步控制

位置同步而不是速度同步

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关于多电机的同步控制,今后将与您进行专题讨论。

六、速度编码器和

编码器位置选择注意事项

变频电机的特点,选型编码器注意事项:

1. 由于电机功率大,启动时三相电压不平衡现象普遍存在,交流感应电流偏置磁场的影响会对编码器产生信号干扰和损坏。

2. 电机大,驱动力强,轴向运动启动大,编码器轴机械脉冲损坏。

3.在PLC+变频器+编码器的控制方案中,编码器信号到PLC的传输距离相对较长。

速度编码器是一种增量脉冲编码器,通常分辨率为1024PPR。

建议逆变电机编码器选用双极输出模式编码器(A+ A -b + b-z +Z-),对应于具有0V对双向感应电流的输出通道,将感应脉冲能量传递出去。不影响能量积累,对编码器电路的损坏可能性较小。同时,编码器的工作电压范围要宽,电源要有反极性保护,信号线要有短路保护,以对应变频电机启动时的双向交流耦合冲击。

带来

增量脉冲信号编码器,输出信号为5—24V双向A+ A - B +B-,

讨论了信号电缆和编码器传输抗干扰的十个问题

位置编码器应选择绝对值多路编码器。变频电机经常大功率,复数域干扰环境中,增量脉冲信号取决于柜台,很容易计算干扰和误差积累,包括电池或weigen脉冲计数器伪绝对多向计数器类型,它也很容易计算周期的数量是干扰循环位置误差的出现。

总线式以太网以太网猫信号具有同步时间戳的特点,可输入PLC或电机驱动器。多电机同步控制的效果最好,特别是针对不同类型的电机同步控制,如变频电机和伺服电机同步动作,可以提高多电机同步联动的效率。