驅動系統中的能量流

B0  2017年 10月26日 19:13


圖檔

在馬達運轉的過程中有兩種模式, 一個就是最常用的馬達模式, 能量由供電端饋入馬達,如圖中a)所示,能量由左邊流向右邊。但是又有一個也會發生的模式,就是馬達變成發電機,此時能量就會由馬達饋回驅動器,如圖中b)所示,能量箭頭由右邊指向左邊。這樣子的情形,一般會稱之為回生能量回灌,當馬達減速的時候就會產生回生能量,這種屬於間歇性的回灌,其大小可以用動能的公式計算,也就是二分之一的慣量乘以速度平方;另外,也有可能有持續性的回生能量的產生,例如位能的釋放例如電梯下降,或者外來負載拖著馬達跑,回生回灌的時間會比較長。如圖b)的情形,當能量灌回超過內建電容可以吸收的範圍,那麼馬達的驅動就不得不被強迫停止,會造成停機,否則電容就爆了。
要解決強迫停機的問題,可以採用如圖c)的方案加入回生電阻(很多人誤寫成回昇電阻這是非常錯誤的!),多餘無法被電容吸收的能量以熱的形式直接消耗掉。
雖然加回生電阻是個解決方案,但是對環境不太友善,因為能量直接浪費掉了,還有更智慧的做法就是像d)所示的方式在驅動器裡面電源處理中加入饋回市電的功能,把多餘的能量送回去台電。
最後e)圖所示的是另外一種折衷的辦法,讓能源不浪費,大多數的運動系統,不只有單一軸,舉例而言兩軸,第一軸在煞車的時候第二軸也許剛好要加速,能量可以互通有無,圖中的箭頭能量就從上流向下面的馬達。其實就是共用資源,取自同一個能量池,饋回同一個能量池,共用一鍋的能量。
在講求能源效率的現今,各位應該有點感覺,運動控制與能源的議題,也是息息相關的啦。
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