Endüstri Robotik Güç Sistemlerine Giriş

Büyük ölçekli endüstriyel robotikler, modern üretim arka kemiğini oluşturur, otomotiv montaj hatlarından lojistik savaşa (GTO) Dışsal komünlerin kapatılmasını gerektiren standart devrelerin aksine, GTO'ların geçişini ve yalnızca kapıdaki uygulamaları kontrol ederek kapatılabilir.Bu eşsiz yetenek, her iki yüksek güç kontrolü ve hızlı bir şekilde kontrol altına almak için gerekli olan GTO'nun temel robotları gerektirir.

Modern endüstriyel robotlar önemli elektrik gücü tüketiyor - tek bir ağır ödeme robotu kolu, hız ve zirvedeki tork operasyonları sırasında on kilovat çekebilir. Power sistemleri dönüştürmeli, koşullu ve bu enerjiyi sorunsuz bir şekilde hareket ederken, elektrik güvenliğini sağlamak için. GTO'ların temel prensiplerini keşfedin, çünkü onlar çok yüksek akımları (tavron ve yüksek gerilimleri) ve yüksek gerilimleri ( voltların büyük ve özelliklerini şekillendirebilirler) ve bu teknolojiyi şekillendirebilirler.

GTO'lar Nedir? A detailed Look

Kapı Turn-Off Thyristors, anode gerilimi geri döndürerek veya tutma seviyesinin altında mevcut olan bir işlemden ayırt edilir - aksine, bir GTO, bir sonraki yöndeki bir şekilde, hem dönüş hem de dönüş devresini geri döndürerek kapatılabilir.

Yapısal olarak, bir GTO, kedihode bölgesinde dört değişkenlikten oluşur, ana akım akışını kesmek için nispeten küçük bir negatif kapı akımı sağlar, ancak yüksek çözünürlükte 600 V'den 6 kV ve mevcut kullanım ile 6 kA'ya kadar geçiş hızları azalır. Bu parmak benzeri model, daha sonraki Bipolar Transistör (IGBT) - 10 kat daha fazla mikro-tav ve mevcut işlemden 10 kat daha düşük bir şekilde - daha düşük bir süre içinde 10 saniye içinde - daha düşük maliyetli bir şekilde - daha düşük maliyetli bir şekilde - daha düşük maliyetli bir şekilde - daha düşük maliyetli bir şekilde - daha düşük maliyetli bir şekilde - daha fazla mikro-dönüşümlü-dönüşümlülükteki hızlar.

Bir GTO'nun fiziksel inşaatı, her hücrenin güvenli bir şekilde kapatılabilmesi için uygun bir şekilde doping ve metalizasyon gerektirir; aksi takdirde, mevcut dağıtım sıcak noktalara ve cihaz başarısızlığına yol açabilir. Modern GTO'lar genellikle şeffaf bir şekilde yapılır.

Anahtar operasyonel parametreler, mevcut olan en yüksek kontrol edilebilir dönüş-off akımını içerir (I TGQM), bu, GTO'nun yeteneklerini güvenli bir şekilde kapı ile eşleştirmelidir; dönüş-on kazanç (geçici bir süre için), ve depolama süresi (geçmiş sinyal ve gerilim artışının başlangıcı).

Endüstriyel Robotik'teki GTO'ların Eleştirel Önemi

Büyük ölçekli endüstriyel robotikler yüksek inertia yüklerini, hızlı ivme ve decelerasyonunu ve hassas tork kontrolü ile iyi şarj sağlarlar, yüksek güç dönüştürücüleri ve chopper devreleri sağlarlar.

Motor Kontrolü ve Değişken Frekans Sürücüleri

Değişken frekans sürücüleri (VFDs) ağır-duty robot ortakları için, GTO tabanlı inverterler, sabit bir DC gerilimi değişken-fretleri, değişken-sürücü AC çıktıları haline getirir. Bu, robotun kesinti veya kalıcı mıknatıs senkronizasyon motorlarının her bir hız aralığında sorunsuz çalışmasını sağlar.GTO'lar, frekanslarda birçok yüz her bir DC gerilimine kadar değiştirir - çoğu endüstriyel robot hareket profili tarafından gerekli olan bant genişliği için yeterlidir.

Robotik Silahlar Için Yüksek Güç İnisiyatifleri

Ağır ücretli robot kolları için, özellikle de kaynakta kullanılanlar, damga veya büyük bölüm işleme, motor sürücüleri yüzlerce kilo volt-amper çizebilir. GTO tabanlı inverterler gerekli dalgalanma yeteneği ve aşırı tolerans sağlar. kapıdaki özellik hata durumlarında çok önemlidir: kısa bir devre veya aşırı uçsuz olursa, GTO hızla kapatılabilir ve her iki güç elektronik ve motorunu korur.

Güç malzemeleri ve Enerji Şermanlığı

Birçok robot hücresi, yüksek güç DC güç malzemelerini birden fazla sürücü için orta DC bağlantılarını besleyen yüksek güç kaynaklarına sahiptir. GTO'lar, gerilimi düzenlemek için DC-DC dolmaları olarak hizmet eder, mobil robotlar için batarya şarj eder veya aktif güç faktörü düzeltmelerini sağlar.Onların gerilim ve mevcut şarjını işlemek için onları uygun hale getirir, kinetik enerjinin dejeneratif enerjilerin kurtarıldığı ve tekrarlanabilir hale getirilmesi için gerekli olan rejeneratif enerjiler için uygun hale getirir.

Enerji Yenidenjenerasyon Sistemleri

Modern endüstriyel robotlar genellikle sık sık hız ve decelerasyonla çevrimlerde çalışır. Rejeneratif frenleme, özellikle yüksek ücretli yüklerde, hızlı döngüsü uygulamaları. GTO tabanlı rejeneratif dönüştürücüler kanalı, motorun geri çekilmesinden enerji tasarrufu sağlar.Bu sadece atıkların aşırı ısıtılması veya depolanması için de geçerlidir.

GTO'ları Robotik Güç Sistemlerinde Kullanımının Avantajları

Diğer yarı iletken cihazlar üzerindeki GTO'ların seçimi, büyük ölçekli endüstriyel robotların talepleri ile iyi uyum sağlayan birkaç farklı avantajdan kaynaklanıyor.

  • [FONT=0) Yüksek gerilim ve mevcut kullanım kapasitesi): GTO'lar 6 kV ve 6000 A'ye kadar, IGBT'nin tipik notlarını aşıyor (bu, uygulamadaki daha düşük mevcut kapasiteyle).
  • [FONT:0) Hızlı geçiş hızları[Dönem: IGBTs olarak hızlı olmasa da, GTO'lar, on mikrosaniye içinde geçebilir - çoğu endüstriyel robot sürücülerinde kullanılan modulation frekansı için yeterince hızlı. onların turn-off zamanı, IGBTs'den daha uzun olsa da, hata enerjisini sınırlamak için hala yeterli.
  • [FONT:0) Güç akışı üzerindeki kontrol edilebilir bir kontrol[Dönetici: Kapı kontrol edilen dönüş, yüksek çözünürlükte kesintiye uğrama ihtiyacı ortadan kaldırır. Bu, bileşen sayımını azaltır ve çıktı gerilimi ve mevcut kesin düzenleme sağlar.
  • [FONT:0)Enhanced güvenlik özellikleri hızlı dönüş kapasitesi ile[Dönetici: Bir hata durumunda (kıtlama, aşırı yükleme veya kapı sürücüsü başarısızlığı), GTO, mikrosaniyeler içinde hemen hemen kapatılabilir.Bu “kendi koruma” yeteneği yüksek güç robot sistemlerinde kritiktir.
  • [FONT:0]Robustness inflular ve Geçicilere karşı ([Dönetici: 1) GTO'lar mükemmel bir dalgalanmaya sahipler (tipik olarak birkaç döngü için puanlanan mevcut 10 kat daha iyi) ve birçok modern cihazdan daha iyi dayanabiliyorlar.
  • [FONT:0]Simpler termal yönetim[Dönetici:0)) [Dönetici gerilimi düşürmesi nedeniyle (tipik olarak 1.5-2.5 V, yüksek akımlarda 2-4 V) ile kıyaslanabilir (bu, aynı zamanda daha az ısıyı aynı zamanda daha az ısıtabilir.

Belirli Güç Elektronik Sistemlerindeki GTO'ların Uygulamaları

GTO'lar endüstri robotik içindeki çeşitli güç dönüştürme bloklarında dağıtılır. Her uygulama, belirli mühendislik zorluklarını çözmek için cihazın eşsiz özelliklerini kullanır.

Değişken Frekans Sürücüleri Motor Kontrollü

GTO'ları kullanarak VFD'ler genellikle altı tane veya on iki-pulse retifier-input aşamasını bir DC bağlantıya dönüştürmek için altı adet çalışır ve yardımcı sınıf-D komünasyonu için ihtiyaçtan kaçınır. Yüksek pulman numaraları harmonikleri azaltır ve gelişmiş kapı sürücü ünitelerinde, GTO tabanlı VFD'leri her ikisine de geçiş yapabilme yeteneği VSI üstolojiyi basitleştirir, yardımcı sınıfı için ihtiyaçtan kaçınır.

Robotik Silahlar Için Yüksek Güç İnisiyatifleri

Büyük robot ortakları için servo sürücülerde, GTO dönüştürücüler hızlanan bir sürü robotu doğrudan sürücü motorlarını kullanıyor, düşük hızlarda çok yüksek tork talep ediyor. GTO sürücüsü, yüksek bant genişliği kontrol edilebilmesini sağlamak için son derece yüksek taleplere cevap vermek için tasarlanmıştır. GTO'lar hasarsız birkaç bin amper kısa sürede kolayca yapabiliyorlar.

Otomatik Üretim Hatları'nda Güç Operaları

Bireysel robot sürücülerinin ötesinde, otomatik üretim hatları genellikle çok eksenli sistemlere sahiptir. GTO tabanlı aktif rejeneratörler (ön uç dönüştürücüler) bu çift yönlü akışları AC analarından alır ve DC bu gerilimleri düzenler. Bu, çok eksenli sistemlerde, bir eksenden tekrarjeneratif enerjiler için ideal kılar ve GTO'lar bu çift yönlü akışı kolaylaştırır.

Enerji Yeniden Üretim ve Depolama Sistemleri

Biyöner GTO dolmaları, yenilenme sırasında enerji akışını kontrol eder. Motor terminallerinden AC gerilimi çevirirler (bir jeneratör olarak hareket ederken) ya otobüs veya şarj süper kapasiteci bankaları besleyebilir, her iki gerilim ve mevcutu dört dört dört dört dört katta doğru bir şekilde ayarlama yeteneği ( motor, frenleme, ters motorlama, ters frenleme) düzgün hareket kontrolü için gereklidir. GTO'lar hızlı dönüş bileti yüksek nabız oranlarında çalışabilmeye izin verir.

IGBTs ve Gelişen Teknolojilerle Karşılaştırma

Son iki yılda, IGBTs, orta güç sanayi sürücülerinde (sadece bir gerilim kaynağına kadar) baskın hale geldi ve 20 kHz'ye kadar, en yüksek güç aralığında - robot axes için hala çok hızlı bir düzenleme gerektiren. IGBTs, yüksek hızlı bir şekilde seçici-ve-yer uygulamaları için daha kolay, IGBT'ye kadar, ancak şu anki yüksek gerilimlere karşı daha fazla hassas bir şekilde hız gerektirir.

GTO'lar, diğer yandan, çok yüksek akımlarda düşük devlet kayıplarına sahipler ve aşırı güç seviyelerini ele alan tek cihazlar olarak inşa edilebilirler. kapı sürücü devreleri daha karmaşıktır, yüksek mevcut pulsör yükselteçleri için yüksek çözünürlükte (kullanıcı olarak 10-30 A) GTO'ların depolama süresi de, EFL’lerin gecikme süresi ile ilgili olarak daha ayrıntılı karşılaştırmalar için karmaşıktır.

Bir diğer ortaya çıkan teknoloji, zor sürücü devrelerini kullanarak, GTO ve kapısını tek bir modüle entegre eden ve daha güvenilir bir dönüş noktası haline getiren, çok sayıda endüstriyel sürücü ve ağ bağlantılı dönüştürücüyü daha da değiştiriyor.

Silikoniz (SiC) ve Gallium Nitrin (GaN) cihazları daha düşük güç, yüksek frekanslı uygulamalar için ortaya çıkıyor, ancak şu anda büyük ölçekli robotlar için GTO'ların gerilim/şimdilik dereceleri ile karşı karşıya kalamazlar. SiC tabanlı yourristors çok gelişmiştir, ancak henüz ticari olarak uygulanabilir değildir.

GTO-Based Power Systems için tasarım göz önüne alınır

GTO'ları endüstriyel robotik güç sistemlerinde uygulama yaparken, mühendisler birkaç tasarım zorluklarını ele almalıdır. Kapı sürücüsü, mevcut yüksek hızda (özellikle de 10-30 A) cihazını ortadan kaldırmak için, sürekli olarak 1 A'nın ve elektrik malzemelerinin sürekli olarak mevcut olması gerekir.For turn-off, negatif bir gerilim (yaklaşık -15 V) uygulanır, kapıdaki yüksek hızda kapalı bir darbeyi çıkarmak için gereklidir.

Başka bir önemli faktör, dönüş sırasında dinamik kapı-kırık gerilimdir.Eğer dönüş-off kazanı yetersizse, bazı kedihode hücreleri, mevcut kalabalık ve olaysal yıkıma yol açabilir. kapı sürücüleri genellikle GTO kapısında ayrıntılı bir uygulama notları kullanır[Dönder: 1 tane ters kapı akımı uygulayın).

Future Developments ve GTOs'ların Rolü

IGCTs ve basın paketi IGBTs yavaş yavaş yeni yüksek güç tasarımlarında GTO'ları atlatıyor olsa da, GTO'ların aşırı sağlamlığı gerektiren uygulamaları ve uygulamaları mevcut yüklemede yaygın olarak kalır.GTO anahtarlamalı sistemlerde, SiCottky diyotlarla birleştiren karma modüller, yüksek sıcaklık GTO'ların geri kalanını azaltmak ve genel olarak verimlilik artırmak için araştırılır.

Başka bir eğilim, eski GTO tabanlı robot sürücülerinin modern kontrollerle değiştirilmesidir. Tüm güç yığınının değiştirilmesinden ziyade, modern kapı kontrol cihazları kullanarak, cihazın yaşlanmasını izleyen (örneğin, gerilim artışı zaman veya kapı ölçüm) hızlanan algoritmaların ömrünü uzatabilir.

Robotiklerdeki yüksek güç yarı iletken cihazlarının geleceği hakkında araştırma öngörüleri için, gelişmekte olan robotik uygulamalarda kullanılmaktadır.).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kapı Turn-Off Thyristors, uzun süredir yüksek enerjili robotların güç sistemlerinin temel taşıydı. Aşırı gerilimleri ve mevcutları işlemek, kapı kontrollü dönüş kolaylığı ile birlikte, onları güçlü ödeme robotları, çok yönlü üretim hatları ve IGCT'leri ve IGBT'lerin daha yüksek enerji sistemlerinin daha iyileştirilmesi ve verimli hale getirilmesi için daha iyi bir şekilde yapılandırmak için sürekli olarak kullanmaya devam ediyor.