L'ondulation du couple est un problème important dans les entraînements à servocommande, qui peut entraîner divers problèmes tels que des vibrations mécaniques, une augmentation du bruit et une précision réduite du système. En tant que fournisseur leader de servocommandes, nous comprenons l’importance de résoudre ce problème pour garantir les performances optimales des systèmes d’asservissement. Dans ce blog, nous explorerons plusieurs méthodes efficaces pour réduire l'ondulation de couple d'un servomoteur.
Comprendre l'ondulation de couple dans les entraînements à servocommande
Avant d'explorer les solutions, il est essentiel de comprendre ce qu'est l'ondulation de couple et ses causes. L'ondulation du couple fait référence à la variation périodique du couple de sortie d'un servomoteur autour de sa valeur moyenne. Ce phénomène est principalement dû à des facteurs tels que la saturation magnétique, le couple d'encoche et les harmoniques de courant.
La saturation magnétique se produit lorsque le champ magnétique dans le moteur atteint un point où le matériau magnétique ne peut plus augmenter sa magnétisation de manière linéaire. Cette non-linéarité entraîne des variations du couple de sortie. Le couple de cogging est le couple qui provoque un « rouage » ou un mouvement saccadé du moteur même lorsqu'aucun courant n'est appliqué. C'est le résultat de l'interaction entre les aimants permanents du rotor et les dents du stator. Les harmoniques de courant, quant à elles, sont des composantes de fréquence supplémentaires dans le courant du moteur qui ne font pas partie de la fréquence fondamentale. Ces harmoniques peuvent être introduites par l’alimentation électrique, l’onduleur ou le moteur lui-même.
Méthodes pour réduire l'ondulation du couple
1. Optimisation de la conception du moteur
- Incliner le rotor ou le stator: L'un des moyens les plus efficaces de réduire le couple d'encoche consiste à incliner le rotor ou le stator. L'inclinaison consiste à faire tourner les tôles du rotor ou du stator d'un certain angle. Cela perturbe l'alignement périodique entre les aimants du rotor et les dents du stator, réduisant ainsi le couple d'encoche. Par exemple, dans un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM), l'inclinaison du rotor d'un pas d'encoche peut réduire considérablement le couple d'encoche et, par conséquent, l'ondulation du couple.
- Utilisation de matériaux magnétiques de haute qualité: Le choix des matériaux magnétiques peut également avoir un impact significatif sur l'ondulation du couple. Des matériaux magnétiques de haute qualité avec une faible coercivité et une rémanence élevée peuvent réduire la saturation magnétique et améliorer la linéarité du champ magnétique. Cela conduit à une sortie de couple plus stable et à moins d'ondulations de couple. Par exemple, les aimants néodyme-fer-bore (NdFeB) sont largement utilisés dans les servomoteurs modernes en raison de leurs excellentes propriétés magnétiques.
2. Stratégies de contrôle avancées
- Contrôle orienté terrain (FOC): FOC est une méthode de contrôle populaire pour les servomoteurs. Il permet un contrôle indépendant de la composante du courant produisant le couple (courant de l'axe q) et de la composante du courant produisant le flux (courant de l'axe d). En contrôlant avec précision ces deux composants, le FOC peut minimiser l'ondulation du couple. En FOC, les courants du moteur sont transformés du référentiel stationnaire au référentiel rotatif, où le contrôle du couple et du flux devient plus simple.
- Contrôle direct du couple (DTC): DTC est une autre stratégie de contrôle avancée qui contrôle directement le couple et le flux du moteur. Il élimine le besoin d'un régulateur de courant et utilise une table de recherche pour sélectionner les vecteurs de tension appropriés pour contrôler le moteur. Le DTC peut fournir une réponse rapide du couple et réduire les ondulations du couple, en particulier à basse vitesse.
3. Réduction de l'ondulation actuelle
- Filtration: L'ajout de filtres à l'alimentation électrique ou au courant du moteur peut aider à réduire les harmoniques de courant, ce qui à son tour réduit l'ondulation du couple. Par exemple, un filtre passe-bas peut être utilisé pour supprimer les harmoniques haute fréquence du courant du moteur. Cependant, la conception du filtre doit être soigneusement étudiée pour éviter d'introduire un décalage de phase ou une atténuation supplémentaire.
- Optimisation de la modulation de largeur d'impulsion (PWM): PWM est utilisé pour contrôler la tension appliquée au moteur. En optimisant l'algorithme PWM, l'ondulation actuelle peut être réduite. Par exemple, l'utilisation d'un PWM haute fréquence peut réduire l'ondulation du courant et améliorer la douceur de la sortie de couple. Cependant, le PWM haute fréquence augmente également les pertes de commutation dans l'onduleur.
4. Intégration et réglage du système
- Correspondance correcte du moteur et du variateur: S'assurer que le servomoteur et le variateur sont correctement adaptés est crucial pour réduire l'ondulation du couple. Le variateur doit être capable de fournir les niveaux de tension et de courant appropriés au moteur, et le moteur doit être capable de fonctionner conformément aux spécifications du variateur. Des combinaisons moteur-entraînement inadaptées peuvent entraîner une augmentation de l'ondulation du couple et une réduction des performances du système.
- Réglage des paramètres de contrôle: Les paramètres de contrôle du servo variateur, tels que les gains proportionnels-intégraux-dérivés (PID), doivent être soigneusement réglés pour optimiser les performances du système. Des gains PID incorrects peuvent provoquer un dépassement, des oscillations et une ondulation de couple accrue. Le réglage des paramètres de contrôle en fonction des exigences spécifiques de l'application peut aider à réduire l'ondulation du couple et à améliorer la stabilité du système.
Le rôle de nos servomoteurs
En tant que fournisseur de servocommandes, nous nous engageons à fournir des produits de haute qualité qui minimisent l'ondulation du couple. NotreServomoteur pour l'automatisation d'usineest conçu avec une conception de moteur et des stratégies de contrôle avancées pour garantir une sortie de couple fluide et stable. Il convient à diverses applications d'automatisation industrielle, telles que les systèmes de convoyeurs, les bras robotisés et les machines d'emballage.
NotreServomoteur pour le contrôle de mouvementest spécifiquement optimisé pour les tâches précises de contrôle de mouvement. Il utilise des algorithmes de contrôle de pointe pour réduire l'ondulation du couple et fournir un contrôle de mouvement précis et réactif. Ce variateur est idéal pour les applications telles que les machines CNC, les presses à imprimer et les équipements de fabrication de semi-conducteurs.
De plus, notreServomoteur électriqueoffre des performances d'ondulation à haut rendement et à faible couple. Il est conçu pour répondre aux exigences exigeantes des systèmes d'asservissement électriques modernes, offrant des solutions fiables et rentables pour un large éventail d'industries.
Conclusion
La réduction de l'ondulation du couple d'un servomoteur est essentielle pour améliorer les performances et la fiabilité des systèmes d'asservissement. En mettant en œuvre une optimisation de la conception du moteur, des stratégies de contrôle avancées, des techniques de réduction des ondulations actuelles ainsi qu'une intégration et un réglage appropriés du système, l'ondulation du couple peut être efficacement minimisée. En tant que fournisseur de servocommandes, nous proposons une gamme de produits de haute qualité conçus pour résoudre le problème de l'ondulation du couple et offrir des performances optimales pour diverses applications.
Si vous êtes intéressé par nos servocommandes ou si vous avez des questions sur la réduction de l'ondulation du couple, n'hésitez pas à nous contacter pour une discussion sur l'approvisionnement. Nous nous engageons à vous fournir les meilleures solutions pour répondre à vos besoins spécifiques.
Références
- Krause, PC, Wasynczuk, O. et Sudhoff, SD (2013). Analyse des machines électriques et des systèmes d'entraînement. Wiley.
- Bose, BK (2006). Electronique de puissance et variateurs AC. Salle Prentice.
- Rahman, MA (2008). Machines et entraînements électriques : conception, contrôle et applications. Presse CRC.