СИСТЕМА КЕРУВАННЯ СИНХРОННИМ ДВИГУНОМ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ

Анотація

З початком масового використання електродвигунів, колекторні та асинхронні двигуни чітко закріпились у якості найпоширеніших. Колекторні двигуни є зручними для використання у малих та компактних пристроях, тоді як асинхронні двигуни є потужними, надійними та легкими для впровадження, зберігаючи досить просту конструкцію. Разом з тим розвиток матеріалознавства призвів до створення потужних та стійких до зовнішніх умов неодимових магнітів, що докорінно змінюють ситуацію. Вони дозволяють застосувати іншу будову ротора, ніж у асинхронних двигунів, формуючи синхронний двигун та відкриваючи шлях до його застосування у нових сферах. Незмінною перевагою синхронних двигунів є можливість точного та передбачуваного керування їх характеристиками – такими як положення ротора та/або частота обертання. Враховуючи це вони завжди мали і наразі займають досить широку нішу у сфері створення високоточного спеціалізованого обладнання. Особливу роль ця точність відіграє у медичному обладнанні, наприклад у системах МРТ, системах вентиляції легень, маніпуляторах, перистальтичних насосах, хімічних центрифугах. У зв’язку з цим, метою цієї розробки є створення системи керування режимами та частотами роботи синхронного двигуна з постійними магнітами та проведення прикладних випробувань. Це потрібно для виявлення та дослідження особливостей роботи такої системи, щоб мати необхідні дані для покращення та вдосконалення подібних систем. Особливу увагу було приділено способам реалізації методу широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) сигналів у програмній частині пристрою, а саме способу визначення та встановленню тривалості поточного імпульсу. Запропоновано систему керування двофазним синхронним двигуном з постійними магнітами на базі мікроконтролера STM32 та повномостових інверторів, що забезпечує високу точність позиціювання. За результатами експериментальних досліджень зроблено аналіз причин спотворення вихідного сигналу та обґрунтовано концепцію активного розряджання котушок статора під час пауз ШІМ для підвищення стабільності роботи приводу.