Phasenvoreilung

Gültig für S300, S700

Die Servoverstärker besitzen einstellbare strom- (drehmoment-) abhängige oder drehzahlabhänge Phasenvoreilung für Servomotoren.

Drehzahlabhängige Phasenvoreilung

Kann auch als Feldschwächung für Permanentmagnet Servomotoren (im Gegensatz zur Asynchronmaschine) bezeichnet werden. ("velocity angle advance", Parameter MVANGLB,  MVANGLF,  MVANGLP)

Jeder Magnetrotor induziert proportional zur Drehzahl eine Spannung in den Ständerwicklungen, die der Spannung, die den Rotor treibt entgegengesetzt ist (Generatorprinzip). Das bedeutet, dass bei einer bestimmten Spannung im Zwischenkreis immer irgendwann eine Drehzahl erreicht wird, bei der man nicht mehr den vollen Strom in die Wicklungen bekommt, weil die Spannung nicht ausreicht; irgendwann ist die induzierte Spannung so groß, dass gar kein Strom mehr in den Wicklungen erzeugt werden kann.

Solange man immer unterhalb dieser Grenze (Bemessungsdrehzahl) bleibt, stört das nicht weiter, aber manchmal werden hohe Drehzahlen gewünscht. Wenn man jetzt einen Rotor einsetzt, der weniger stark magnetisiert ist, erreicht man diese Grenze bei einer höheren Drehzahl, allerdings ist das Drehmoment bei gleichem Strom auch geringer (gleiche Spannung, gleicher Strom = konstante Leistung: höhere Drehzahl => niedrigeres Drehmoment). 
Es ist natürlich nicht praktikabel, den Läufer zu tauschen wenn man einmal mehr Drehmoment bei reduzierter Drehzahl haben möchte und ein anderes Mal hohe Drehzahlen benötigt und dafür ein reduziertes Drehmoment in Kauf nimmt. 
Die feldorientierte Regelung gibt uns aber die Möglichkeit, das Magnetfeld elektrisch abzuschwächen indem wir ein dem Rotorfeld entgegen gerichtetes Magnetfeld erzeugen. Auf diese Weise lassen sich mit der gleichen Spannungsversorgung höhere Drehzahlen erreichen.

Das Verhalten der Phasenvoreilung wird über den Parameter MVANGLMODE vorgewählt:

MVANGLMODE 0 : 
Empfehlung für drehzahlgeregelte Anwendungen, und/oder solche, die schnelle Reaktion (Dynamik) erfordern. Damit z.B. eine Spindel eine Drehzahl oberhalb der Bemessungsdrehzahl vernünftig halten kann, wird, auch wenn sonst kein Drehmoment benötigt wird, immer ein feldschwächender Strom eingeprägt. Dieser Betrieb sichert auch eine Spannungsreserve, damit bei einem Laststoß sofort der bei dieser Drehzahl mögliche maximale Strom und dementsprechend das maximale Drehmoment erzeugt werden kann.

MVANGLMODE 1 : 
Empfehlung für stromgeregelten Betrieb oder mit minimalem Strom, z.B. bei Anwendungen, bei denen die Achse zeitweise einfach „mitläuft“ und eigentlich von einem anderen Motor angetrieben wird. Obwohl kein Drehmoment angefordert wird prägt der Regler oberhalb von MVANGLB einen Strom ein. Wie bei der drehmomentabhängigen Phasenvoreilung wird nur der Winkel gedreht, der Strombetrag aber unverändert gelassen. Dieser Modus wird weniger dynamisch reagieren kann als der Modus 0.

Drehmomentabhängige Phasenvoreilung

Diese Einstellung ist nur bei Motoren mit vergrabenen Magneten (internal oder buried magnets) wie z. B. die Kollmorgen Goldline Serie notwendig (torque angle advance; Parameter MTANGLP). Bei Maschinen mit solchen Läufern verschiebt sich abhängig vom Strombetrag der Kommutierungswinkel, bei dem das optimale maximale Drehmoment für diesen bestimmten Strom entsteht. 
Im Gegensatz dazu haben AKM Motoren oberflächenmontierte Magnete (surface magnets) und benötigen diese Einstellung nicht.

Problematische Anwendungsfälle

Hall Feedback: 
Da die Feldschwächung das Rotormagnetfeld beeinflusst und Hall Sensoren dieses Magnetfeld auswerten, wird Hall only Feedback zusammen mit der Feldschwächung nicht funktionieren.

Sensorless: 
Auch der Sensorless Betrieb wird problematisch, da die induzierte Spannung verändert wird.

Abhilfe: 
Für diese Betriebsarten wenigstens am Anfang die Phasenvoreilungen (beide) immer ausschalten. 
( MTANGLP=0,  MVANGLB= VLIM,  MVANGLF=0,  MVANGLP=0)