采用直流無刷電機的電動執(zhí)行器特殊功能與性能分析

2018-07-28 09:50:51

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將直流無刷電機用于電動執(zhí)行器，極大地豐富了執(zhí)行器的功能，并將執(zhí)行器的主要技術指標有了空前的提高。

1、開關閥的速度可調

直流無刷電機的調速功能使得執(zhí)行器的開、關閥速度可調。直流無刷電機可以實現(xiàn)無級調速。采用閉環(huán)調速控制技術，其速度可以不隨負載力矩變化。為了用戶選擇速度的方便，一般控制電路將電機速度設計為分檔可選形式。例如將速度分為8檔，調速范圍8:1.用戶可以根據(jù)自己的需要，分別選擇開、關速度。

2、分段變速運行

有些特殊用途的閥門工作，要求在不同的行程段以不同的速度工作。例如開度從0~50%，用10秒鐘走完；用50%~用30秒走完。采用直流無刷電機的執(zhí)行器，將很容易實現(xiàn)上述要求。

3.柔性開啟

柔性開啟是指啟動電機時，讓電機的轉速從zui抵擋開始逐檔升速，至用戶設定的開、關閥速度。柔性開啟一方面可以減小電機的啟動電流，另一方面可減小減速機機構傳動齒輪的撞擊。

由于柔性啟動能將電機的啟動電流降低到不大于額定電流，所以電機的頻繁啟動不會導致電機和驅動電路發(fā)熱。完全可以實現(xiàn)大于1200次/小時開、關頻度的要求。由于啟動時不會對傳動齒輪造成撞擊，也能有效延長了執(zhí)行器的壽命。

4、柔性關閉

柔性關閉是指在執(zhí)行器開、關動作時，閥門開度逐漸接近給定開度，在給定值與實際開度值接近到一定程度時（或到限位位置），控制電路自動開始逐檔降低電機轉速，在給定值與實際開度值相等關斷電機前，電機速度已降至。由于電機速遞的降低，能有效地提高定位精度高，并減小了制動時對減速機機構產生的沖擊。

5.自動變速

當給定值與當前閥門開度差異較大時，控制電路可自動調高電機速度，使調節(jié)閥的調節(jié)速度加快，以迅速消除控制系統(tǒng)的被調量偏差，提高了控制系統(tǒng)的調節(jié)品質。

6、無摩擦制動

直流無刷電機在斷電后的瞬間，轉子具有的動能將通過定子線圈轉換成電能。這時的電機工作于發(fā)電狀態(tài)。如果將發(fā)電機的輸出短路，所發(fā)出的電能即對轉子產生制動作用。制動力矩的大小與轉子的墮走速度成正比。即電機的墮走速度越高，產生的制動力矩越大。所以這一無摩擦力矩能使電機立刻停轉?？刂齐娐防脽o摩擦自動剎車功能，可大大提高執(zhí)行器的定位精度。在執(zhí)行器的滿行程時間大于10秒時，定位誤差可做到不大于正負0.1%。與其他制動方式相比，直流無刷電機的制動不需要專門的電路或器材，且制動力矩隨墮走速度自動變化，保證了zui佳的制動效果。由于這種制動是非摩擦式的，所以制動效果長期穩(wěn)定。

7、力矩檢測與過力矩保護

執(zhí)行器的輸出力矩源于電機的電磁力矩。通過檢測電機的電磁力矩，可間接地得到執(zhí)行器的輸出力矩。

當負載力矩增加時，電機轉速下降，從而使電流增加反電勢下降。如果采用閉環(huán)控制電機轉速，電流隨阻力矩增加要保持速度不變，驅動電路會自動調高加在定子繞組上的平均電壓。所以不管電機轉速是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，電流都能正確反映執(zhí)行器的負載力矩變化。

通過檢測直流電機的電流、電壓計算出力矩，是一簡單有效的方法。與通過電氣參數(shù)檢測交流電機力矩的電路和軟件相比，直流電機的力矩監(jiān)測電路更簡單。