Vektorové ovládanie. Moderné problémy vedy a vzdelávania

V súčasnosti je regulácia otáčok striedavých motorov s frekvenčnými meničmi široko používaná takmer vo všetkých priemyselných odvetviach.

V praxi sa systémy riadenia otáčok pre trojfázové motory na striedavý prúd používajú na základe dvoch rôznych princípov riadenia:
2. Vektorové riadenie.

Metódy riadenia používané vo frekvenčných meničoch na riadenie striedavých motorov

V súčasnosti je regulácia otáčok striedavých motorov s frekvenčnými meničmi široko používaná takmer vo všetkých priemyselných odvetviach. Je to predovšetkým vďaka veľkým úspechom v oblasti výkonovej elektroniky a mikroprocesorovej techniky, na základe ktorých boli vyvinuté frekvenčné meniče. Na druhej strane zjednotenie výroby frekvenčných meničov výrobcami umožnilo pomerne výrazne ovplyvniť ich cenu a vyplatilo sa v pomerne krátkom čase. Úspora energetických zdrojov pri použití meničov na riadenie asynchrónnych motorov môže v niektorých prípadoch dosiahnuť 40 % alebo viac.
V praxi sa systémy riadenia otáčok pre trojfázové motory na striedavý prúd používajú na základe dvoch rôznych princípov riadenia:
1. U/f-regulácia (volt-frekvenčné alebo skalárne riadenie);
2. Vektorové riadenie.

U/f - regulácia otáčok asynchrónneho elektrického pohonu

Skalárne riadenie alebo U/f-regulácia asynchrónneho motora je zmena otáčok motora ovplyvňovaním frekvencie napätia na statore pri súčasnej zmene modulu tohto napätia. Pri riadení U/f fungujú frekvencia a napätie ako dve riadiace premenné, ktoré sa zvyčajne riadia spoločne. V tomto prípade sa frekvencia berie ako nezávislý vplyv a hodnota napätia pri danej frekvencii sa určuje na základe toho, ako by sa mal zmeniť typ mechanických charakteristík pohonu pri zmene frekvencie, t. j. ako by sa mal zmeniť kritický moment. v závislosti od frekvencie. Na implementáciu takéhoto regulačného zákona je potrebné zabezpečiť stálosť pomeru U / f = const, kde U je napätie na statore a f je frekvencia napätia statora.
S konštantnou kapacitou preťaženia, menovitým účinníkom a účinnosťou motora v celom rozsahu regulácie otáčok sa prakticky nemenia.
Zákony U/f-regulácie zahŕňajú zákony, ktoré súvisia s veľkosťou a frekvenciou napätia napájajúceho motor (U/f = const, U/f2 = const a iné). Ich výhodou je možnosť súčasného riadenia skupiny elektromotorov. Skalárne riadenie sa používa pre väčšinu praktických aplikácií frekvenčného elektrického pohonu s rozsahom regulácie otáčok motora bez použitia spätnoväzbového snímača až do 1:40. Skalárne riadiace algoritmy neumožňujú realizovať riadenie a riadenie krútiaceho momentu motora, ako aj režim polohovania. Najúčinnejšia oblasť použitia tejto metódy riadenia: ventilátory, čerpadlá, dopravníky atď.

vektorové ovládanie

Vektorové riadenie je spôsob riadenia synchrónnych a asynchrónnych motorov, ktorý nielen generuje harmonické prúdy a fázové napätia (skalárne riadenie), ale zabezpečuje aj riadenie magnetického toku motora. V srdci vektorového riadenia je myšlienka napätí, prúdov, tokových väzieb ako priestorových vektorov.
Základné princípy boli vyvinuté v 70. rokoch 20. storočia. Výsledkom základného teoretického výskumu a pokroku v oblasti výkonovej polovodičovej elektroniky a mikroprocesorových systémov sú dodnes vyvinuté elektrické pohony s vektorovým riadením, ktoré sú sériovo vyrábané výrobcami pohonnej techniky po celom svete.
S vektorovým riadením v asynchrónnom elektrickom pohone v prechodových dejoch je možné udržiavať konštantnú väzbu rotorového toku, na rozdiel od skalárneho riadenia, kde sa väzba rotorového toku v prechodových dejoch mení pri zmene statorových a rotorových prúdov, čo vedie k poklesu rýchlosť zmeny elektromagnetického krútiaceho momentu. Pri vektorovom riadení pohonu, kde je možné udržiavať konštantnú väzbu rotorového toku, sa elektromagnetický krútiaci moment mení tak rýchlo, ako sa rýchlo mení zložka statorového prúdu (podobne ako pri zmene krútiaceho momentu pri zmene prúdu kotvy v jednosmernom stroji).
S vektorovým riadením v riadiacom prepojení sa predpokladá prítomnosť matematického modelu nastaviteľného elektrického pohonu. Režimy vektorového riadenia možno klasifikovať takto:
1. Podľa presnosti matematického modelu elektromotora použitého v riadiacom prepojení:
. Použitie matematického modelu bez dodatočných spresňujúcich meraní parametrov elektromotora riadiacim zariadením (používajú sa iba typické údaje motora zadané používateľom);
Použitie matematického modelu s dodatočným spresňujúcim meraním riadiacim zariadením parametrov elektromotora, t.j. aktívny a jalový odpor statora/rotora, napätie a prúd motora.
2. Podľa prítomnosti alebo neprítomnosti spätnej väzby rýchlosti (snímač rýchlosti) možno vektorové riadenie rozdeliť na:
Riadenie motora bez spätnej väzby otáčok - v tomto prípade riadiace zariadenie používa údaje matematického modelu motora a hodnoty získané meraním prúdu statora a / alebo rotora;
Riadenie motora so spätnou väzbou otáčok - v tomto prípade zariadenie využíva nielen hodnoty získané meraním prúdu statora a/alebo rotora elektromotora (ako v predchádzajúcom prípade), ale aj údaje o rýchlosť (poloha) rotora zo snímača, čo v niektorých riadiacich úlohách umožňuje zvýšiť presnosť vypracovávania elektrickým pohonom príkazu rýchlosti (polohy).

Medzi hlavné zákony vektorovej kontroly patria:
a. Zákon zabezpečujúci stálosť väzby magnetického toku statora ψ1 (zodpovedá stálosti Evnesh /f).
b. Zákon, ktorý zabezpečuje stálosť väzby magnetického toku vzduchovej medzery ψ0 (stálosť E / f);
v. Zákon, ktorý zabezpečuje stálosť väzby magnetického toku rotora ψ2 (stálosť Evnut/f).
Zákon udržiavania stálosti väzby toku statora je implementovaný pri zachovaní konštantného pomeru EMF statora k uhlovej frekvencii poľa. Hlavnou nevýhodou takéhoto zákona je znížená kapacita preťaženia motora pri prevádzke pri vysokých frekvenciách. Je to spôsobené zvýšením indukčného odporu statora a v dôsledku toho znížením väzby toku vo vzduchovej medzere medzi statorom a rotorom so zvyšujúcim sa zaťažením.
Udržiavanie konštantného hlavného prietoku zvyšuje kapacitu preťaženia motora, ale komplikuje hardvérovú implementáciu riadiaceho systému a vyžaduje buď zmeny v konštrukcii stroja, alebo prítomnosť špeciálnych snímačov.
Pri zachovaní konštantného prepojenia rotorového toku nemá krútiaci moment motora maximum, avšak so zvyšovaním zaťaženia sa hlavný magnetický tok zvyšuje, čo vedie k nasýteniu magnetických obvodov a následne k nemožnosti udržať konštantný rotor. prepojenie toku.

Porovnávacie vyhodnotenie zákonitostí regulácie otáčok asynchrónnym elektrickým pohonom zmenou frekvencie napätia na statore

Obrázok 1 ukazuje výsledky teoretických štúdií energetickej náročnosti asynchrónneho motora s výkonom Rn = 18,5 kW pre rôzne zákony riadenia frekvencie, ktoré boli realizované v práci V.S. Petrushin a Ph.D. A.A. Tankov "Ukazovatele energie asynchrónneho motora vo frekvenčnom elektrickom pohone s rôznymi zákonmi riadenia." Sú tam uvedené aj výsledky experimentu uskutočneného počas testovania tohto motora (zákon riadenia frekvencie U/f = const). Motor bol zaťažený konštantným krútiacim momentom 30,5 Nm v rozsahu otáčok 500 - 2930 ot./min.
Porovnaním získaných závislostí môžeme konštatovať, že v zóne nízkych otáčok pri použití regulačných zákonov druhej skupiny je účinnosť vyššia o 7-21% a účinník je nižší o 3-7%. So zvyšujúcou sa rýchlosťou sa rozdiely zmenšujú.

Obr.1. Zmena účinnosti (a) a cosφ (b) v kontrolnom rozsahu: 1 - experimentálne závislosti; vypočítané závislosti pre rôzne regulačné zákony: 2 - U/f = konšt., 3 - Evnesh /f = konšt., 4 - Е/f= konšt., 5 - Evnut /f= konšt.
Zákony vektorového riadenia teda poskytujú nielen lepšie riadenie elektrického pohonu v statickom a dynamickom režime, ale aj zvýšenie účinnosti motora a tým aj celého pohonu. Všetky zákony so zachovaním stálosti väzby toku však majú svoje určité nevýhody.
Spoločnou nevýhodou zákonov pri zachovaní stálosti väzby toku sú: nízka spoľahlivosť v dôsledku prítomnosti snímačov zabudovaných v motore a straty v oceli, keď motor beží so zaťažovacím momentom menším ako nominálny. Tieto straty sú spôsobené potrebou udržiavať konštantný nominálny tok v rôznych prevádzkových režimoch.
Reguláciou magnetického toku statora (rotora) v závislosti od veľkosti záťažového momentu (sklzu) je možné výrazne zvýšiť účinnosť motora. Nevýhodami tohto riadenia sú nízke dynamické charakteristiky pohonu, spôsobené veľkou hodnotou časovej konštanty rotora, vďaka čomu sa magnetický tok stroja obnovuje s určitým oneskorením a zložitosť technickej realizácie pohonu. riadiaci systém.
V praxi sa rozšírila skupina zákonov s konštantným magnetickým tokom pre dynamické elektrické pohony pracujúce s konštantným momentom odporu na hriadeli a s častými aplikáciami rázového zaťaženia. Zatiaľ čo skupina zákonov s reguláciou magnetického toku v závislosti od zaťaženia hriadeľa sa používa pre nízkodynamické elektrické pohony a pre pohony so záťažou „ventilátora“.

1

Pri navrhovaní frekvenčného riadenia elektrického pohonu je potrebné zostaviť adekvátne modely, ktoré plne zohľadňujú špecifiká elektromechanických procesov vyskytujúcich sa v motore. Pre testovanie modelov je potrebné ich porovnať s fyzikálne realizovateľným procesom na reálnom zariadení, v súvislosti s tým je potrebné určiť parametre skutočných elektromotorov, aby sa skontrolovala vhodnosť modelu. Článok popisuje matematický model vektorového riadenia asynchrónneho elektromotora. Model umožňuje sledovať elektromechanické procesy v elektromotore počas jeho prevádzky. Získajú sa grafy mechanických a elektrických prechodových javov charakterizujúcich štart elektromotora. Mechanická charakteristika elektromotora s vektorovým riadením je postavená, čo jasne ukazuje nárast rozsahu zaťaženia. Hodnotila sa primeranosť modelu. Matematické experimenty a tvorba modelu boli realizované v grafickom simulačnom prostredí Simulink, aplikácii do balíka Matlab.

striedač

matematický model

mechanická charakteristika

vektorové ovládanie

asynchrónny motor

1. Vinogradov A.B. Vektorové riadenie striedavých elektrických pohonov / Ivanovská Štátna energetická univerzita pomenovaná po V.I. Lenin. - Ivanovo, 2008. - 297 s.

2. Likhodedov A.D. Konštrukcia mechanickej charakteristiky asynchrónneho motora a jeho schválenie // Moderné problémy vedy a vzdelávania. - 2012. - č. 5. - URL: http://www..09.2012).

3. Usoltsev A.A. Vektorové riadenie asynchrónnych motorov: učebnica disciplín elektromechanického cyklu. - Petrohrad, 2002.

4. Šuvalov G.A. Úspora elektrickej energie pomocou frekvenčného meniča // Elektrické zariadenia: prevádzka a opravy. - 2012. - č.2.

5. Blaschke, F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage für die Transvector-Regelung von Drehfeldmaschinen (v nemčine), Siemens-Zeitschrift 45, Heft 10, 1971.

6. PLC je jednoduché!! Vektorové ovládanie. – URL: http://plc24.ru/vektornoe-upravlenie/ (dátum prístupu: 9.12.2012).

Vývoj asynchrónneho elektrického pohonu s vektorovým riadením

Je obvyklé rozlišovať medzi dvoma hlavnými spôsobmi riadenia striedavých pohonov, ktoré používajú ako meniče energie polovodičové frekvenčné meniče: frekvenčný a vektorový.

Pri frekvenčnom riadení je v EP implementovaný jeden zo statických zákonov frekvenčného riadenia (napríklad , atď.). Na výstupe riadiaceho systému je vytvorená úloha pre frekvenciu a amplitúdu výstupného napätia meniča. Rozsah takýchto systémov: asynchrónny elektrický pohon, na ktorý nie sú kladené zvýšené statické a dynamické požiadavky, ventilátory, čerpadlá a iné všeobecné priemyselné mechanizmy.

S vektorovým riadením sa riadenie vykonáva podľa okamžitých hodnôt premenných. V digitálnych vektorových systémoch možno riadenie vykonávať na ekvivalentných (spriemerovaných za interval diskrétnosti riadenia) premenných.

V roku 1971 Blaschke navrhol princíp konštrukcie riadiaceho systému pre indukčný motor, ktorý používal vektorový model IM s orientáciou súradnicového systému pozdĺž väzby rotorového toku. Tento princíp sa tiež nazýva priame riadenie krútiaceho momentu. Vektorové riadenie umožňuje výrazne zvýšiť rozsah ovládania, presnosť ovládania, zvýšiť rýchlosť elektrického pohonu. Táto metóda poskytuje priamu kontrolu krútiaceho momentu motora.

Krútiaci moment je určený statorovým prúdom, ktorý vytvára vzrušujúce magnetické pole. Pri priamom riadení krútiaceho momentu je potrebné zmeniť okrem amplitúdy aj fázu prúdu statora, teda vektor prúdu. To je dôvod pre pojem "vektorové riadenie".

Na riadenie prúdového vektora a tým aj polohy magnetického toku statora vzhľadom k rotujúcemu rotoru je potrebné kedykoľvek poznať presnú polohu rotora. Problém sa rieši buď pomocou vzdialeného snímača polohy rotora, alebo určením polohy rotora výpočtom iných parametrov motora. Ako tieto parametre sa používajú prúdy a napätia vinutia statora.

Menej nákladný je VFD s vektorovým riadením bez snímača spätnej väzby otáčok, ale vektorové riadenie vyžaduje veľké množstvo a vysokú rýchlosť výpočtov z frekvenčného meniča. Okrem toho pre priamu reguláciu krútiaceho momentu pri nízkych, takmer nulových otáčkach nie je možné prevádzkovať frekvenčne riadený elektrický pohon bez spätnej väzby otáčok. Vektorové riadenie so snímačom spätnej väzby otáčok poskytuje rozsah regulácie až 1:1000 a vyššie, presnosť regulácie rýchlosti - stotiny percenta, presnosť krútiaceho momentu - jednotky percent.

Napájanie AM a SM v režime vektorového riadenia sa vykonáva z meniča, ktorý môže kedykoľvek poskytnúť požadovanú amplitúdu a uhlovú polohu vektora napätia (alebo prúdu) statora. Meranie amplitúdy a polohy vektora toku rotora sa vykonáva pomocou pozorovateľa (matematický prístroj, ktorý umožňuje obnoviť nenamerané parametre systému). V závislosti od prevádzkových podmienok elektrického pohonu je možné riadiť elektromotor ako v režimoch s normálnou presnosťou, tak aj v režimoch so zvýšenou presnosťou spracovania úlohy na rýchlosť alebo krútiaci moment. Takže napríklad frekvenčný menič poskytuje presnosť udržiavania rýchlosti ± 2-3% v režime V / f, s vektorovým riadením bez snímača rýchlosti ± 0,2%, s úplným vektorovým riadením so snímačom rýchlosti, presnosť ± 0,01 %.

Všeobecný princíp vektorového riadenia IM

V budúcnosti budeme používať nasledujúce indexy súradnicových systémov: a-b - pevný súradnicový systém (), orientovaný pozdĺž fázovej osi a vinutia statora; x-y - súradnicový systém otáčajúci sa synchrónne s rotorom () a orientovaný pozdĺž fázovej osi a jeho vinutia; d-q - súradnicový systém otáčajúci sa synchrónne s väzbou rotorového toku () a orientovaný v jeho smere; m-n je ľubovoľne orientovaný súradnicový systém rotujúci ľubovoľnou rýchlosťou.

Všeobecným princípom modelovania a budovania riadiaceho systému IM je, že sa na to používa súradnicový systém neustále orientovaný v smere vektora, ktorý určuje elektromagnetický moment. Potom sa priemet tohto vektora na inú súradnicovú os a zodpovedajúci člen vo výraze pre elektromagnetický krútiaci moment bude rovnať nule a formálne nadobudne tvar zhodný s výrazom pre elektromagnetický krútiaci moment jednosmerného motora, ktorý je úmerný v veľkosť k prúdu kotvy a hlavnému magnetickému toku.

V prípade orientácie súradnicového systému pozdĺž väzby rotorového toku ( ) moment môže byť reprezentovaný ako:

, (1)

kde je zvodová indukčnosť obvodu rotora, je indukčnosť magnetizačného obvodu, je počet párov pólov, je priemet statorových prúdov na osi súradnicového systému.

Podľa tohto výrazu je možné za predpokladu, že väzba rotorového toku je konštantná, riadiť elektromagnetický moment zmenou priemetov prúdu statora na priečnu os . Veľkú úlohu zohráva výber rovnice pre budovanie riadiaceho systému, pretože mnohé veličiny, najmä pri skratovom krvnom tlaku, sa nedajú merať. Okrem toho táto voľba výrazne ovplyvňuje zložitosť prenosových funkcií systému, niekedy až niekoľkonásobne zvyšuje poradie rovníc.

Ak chcete zostaviť systém vektorového riadenia IM, musíte si vybrať vektor, vzhľadom na ktorý bude súradnicový systém orientovaný, a zodpovedajúci výraz pre elektromagnetický krútiaci moment a potom určiť množstvá v ňom zahrnuté z rovníc pre stator a / alebo obvod rotora (2):

, (2, a)

, (2, b)

kde je napätie vinutia statora vo vektorovej forme; - aktívny odpor vinutia statora a rotora; komponenty sú spojené so zmenou spojenia toku v čase v dôsledku zmeny v čase prúdov a nazývajú sa EMF transformácie, analogicky s procesmi jeho budenia v príslušnom elektrickom stroji; komponenty , - sú spojené so zmenou väzby toku v dôsledku otáčania rotora a nazývajú sa EMF otáčania.

Ak ako referenčný vektor zvolíme väzbu rotorového toku a orientujeme súradnicový systém pozdĺž neho tak, aby sa jeho skutočná os zhodovala so smerom , potom sa uhlová frekvencia otáčania súradnicového systému bude rovnať uhlovej frekvencii napájania statora, pretože vektory tokov statora a rotora sa otáčajú rovnakou frekvenciou. Použitie vektora rotorového toku teoreticky poskytuje veľkú kapacitu preťaženia IM.

V tomto prípade sa projekcie vektora prúdu statora, berúc do úvahy skutočnosť, že , rovnajú:

(3)

kde je elektromagnetická časová konštanta rotora.

Vyjadrujeme väzbu toku a uhlovú frekvenciu rotora:

(4)

Pomocou projekcie prúdu statora je teda možné riadiť väzbu rotorového toku a prenosová funkcia tohto kanála zodpovedá aperiodickej väzbe s časovou konštantou rovnou časovej konštante rotora; a pomocou projekcie je možné nezávisle a bez zotrvačnosti ovládať frekvenciu rotora.

V tomto prípade môže byť elektromagnetický moment AM určený poznaním frekvencie rotorových prúdov pri danom prepojení toku:

, (5)

Výrazy - definujú vzťah medzi priemetmi prúdu statora na súradnicové osi, väzbou toku, frekvenciou rotora a elektromagnetickým momentom IM. Z výrazu a pohybovej rovnice vyplýva, že riadenie krútiaceho momentu môže byť uskutočnené bez zotrvačnosti dvoma vstupnými signálmi: väzbou toku a frekvenciou rotora. Tieto signály súvisia s projekciami vektora statorového prúdu pomocou výrazov . Preto vektorové riadiace zariadenie obsahuje súradnicovú oddeľovaciu jednotku (RC), ktorá vykonáva transformácie v súlade s výrazmi (3), ako aj rotátor, ktorý otáča vektor statorového prúdu v smere opačnom k ​​otáčaniu rotora IM. Vstupnými signálmi pre riadiace zariadenie bude sieťové napätie siete a frekvencia napájacieho napätia zodpovedajúca prepojeniu toku a frekvencii rotora. Názov súradnicového oddeľovacieho bloku pochádza z funkcie, ktorú vykonáva na generovanie signálov zodpovedajúcich nezávislým (oddeleným, oddeleným) projekciám vektora prúdu statora (obrázok 1).

Ryža. 1. Štrukturálny diagram súradnicového oddeľovacieho bloku.

Z výrazu pre elektromagnetický krútiaci moment (5) a všeobecnej pohybovej rovnice je možné získať prenosovú funkciu AM cez kanál riadenia frekvencie rotora:

kde je mechanická časová konštanta. Táto prenosová funkcia je plne v súlade s jednosmerným motorom, takže konštrukcia elektrických pohonných systémov s vektorovým riadením IM sa nelíši od jednosmerných pohonov.

Je potrebné poznamenať, že riadiace zariadenie môže vykonávať svoje funkcie iba vtedy, ak parametre IM zahrnuté v prenosových funkciách jeho spojov zodpovedajú skutočným hodnotám, inak sa bude prepojenie toku a frekvencia rotora v IM a v riadiacom zariadení navzájom líšiť. . Táto okolnosť vytvára značné ťažkosti pri zavádzaní vektorových riadiacich systémov do praxe, pretože Parametre BP sa počas prevádzky menia. To platí najmä pre hodnoty aktívnych odporov.

Matematický popis transformácií súradníc

Ak je aktuálny vektor reprezentovaný v pevnom súradnicovom systéme (a, b), potom sa prechod na nový súradnicový systém (x, y), otočený vzhľadom na pôvodný pod určitým uhlom (obrázok 2a), uskutoční od nasledujúci vzťah argumentov komplexných čísel:

Alebo (7)

Ryža. 2. Zovšeobecnený vektor prúdu v rôznych súradnicových systémoch.

Pre súradnicový systém rotujúci s konštantnou uhlovou frekvenciou je uhol .

Transformáciu súradníc je možné zapísať v rozšírenej forme takto:

Tu nájdete zložky vektora a v maticovej forme:

, (9)

kde sú okamžité hodnoty prúdov príslušných vinutí.

Nevyhnutným prvkom systému riadenia vektorov IM je rotátor, ktorý transformuje súradnice vektorov v súlade s výrazom (9) .

Na prevod premenných zo súradnicového systému (d,q) do súradnicového systému (a, b) použijeme nasledujúce rovnice:

kde γ je uhol orientácie poľa. Bloková schéma rotátora je znázornená na obrázku 3.

Ryža. 3. Bloková schéma rotátora.

Matematický model krvného tlaku

Indukčný motor je modelovaný v súradnicovom systéme - α, β. Rovnice zodpovedajúce tomuto súradnicovému systému sú opísané systémom rovníc:

(11)

kde: , , , - komponenty väzbových vektorov toku statora a rotora v súradnicových systémoch ; , - zložky vektora statorového napätia v súradnicových systémoch ; - aktívny odpor vinutia statora a rotora; - celková indukčnosť vinutia (17), (18) statora a rotora - koeficienty elektromagnetickej väzby statora a rotora (12), (13); p je počet párov pólov; - mechanická rýchlosť rotora; J je moment zotrvačnosti rotora motora; - moment odporu na hriadeli motora.

Hodnoty celkovej indukčnosti vinutí a koeficienty elektromagnetickej väzby statora a rotora sa vypočítajú podľa vzorcov:

kde: - indukčnosť úniku; - indukčnosť magnetizačného obvodu,

kde: - zvodový indukčný odpor vinutia statora a rotora; - indukčný odpor magnetizačného obvodu; f je frekvencia napätia privádzaného do statora.

Pri riešení systému diferenciálnych rovníc v súradniciach (11) je možné získať dynamickú mechanickú charakteristiku a časové charakteristiky stavových premenných (napríklad krútiaci moment a rýchlosť), ktoré poskytujú predstavu o procesoch vyskytujúcich sa v motore. Zložky napätia privádzaného do vinutia statora motora sa vypočítajú podľa vzorca:

(19)

kde U je efektívna hodnota napätia privádzaného do statora.

Riešenie rovníc sa redukuje na integráciu ľavej a pravej časti každej diferenciálnej rovnice systému:

(20)

Závislosti medzi prúdom a časom sa vypočítajú pomocou rovníc:

(21)

Údaje o pase AD DMT f 011-6u1 sú uvedené v článku.

Obrázok 4 zobrazuje model IM riadeného statorovým prúdom v súradnicovom systéme orientovanom pozdĺž väzby rotorového toku.

Ryža. 4. Model vektorového riadenia krvného tlaku v prostredí Simulink:

AD - asynchrónny motor;

UU - riadiace zariadenie vrátane: RK - súradnicová oddeľovacia jednotka, R - rotátor;

H je zaťaženie, ktoré zohľadňuje aj odpor ložísk.

Model vektorového riadenia IM vám umožňuje sledovať elektromagnetické procesy, ktoré sa vyskytujú v asynchrónnom motore počas jeho prevádzky.

Nasledujúci graf (obrázok 5) ukazuje mechanickú charakteristiku elektromotora s vektorovým riadením, získanú modelovaním, v porovnaní s mechanickou charakteristikou elektromotora bez regulátora získanou v plnohodnotnom experimente.

Ryža. 5. Porovnanie mechanických charakteristík.

Ako je zrejmé z grafu, pri vektorovom riadení sa mechanická charakteristika indukčného motora stáva tuhým, v dôsledku čoho sa rozširuje rozsah preťaženia. Charakteristické hodnoty v rozsahu od 0 do 153 Nm sa mierne rozchádzajú, chyba je len 1,11%, preto výsledný matematický model primerane odráža činnosť reálneho motora a je možné ho použiť na experimenty v inžinierskej praxi.

Záver

Použitie vektorového riadenia umožňuje priamo riadiť elektromagnetický krútiaci moment elektromotora zmenou amplitúdy a fázy napájacieho napätia. Na vektorové riadenie asynchrónneho motora by sa mal najskôr priviesť k zjednodušenému dvojpólovému stroju, ktorý má dve vinutia na statore a rotore, v súlade s tým existujú súradnicové systémy spojené so statorom, rotorom a poľom. Vektorové riadenie predpokladá prítomnosť matematického modelu nastaviteľného elektromotora v riadiacom prepojení.

Mechanické charakteristiky získané počas prevádzky opísaného modelu potvrdzujú teoretické informácie o vektorovom riadení. Model je adekvátny a môže byť použitý pre ďalšie experimenty.

Recenzenti:

Shvetsov Vladimir Alekseevič, doktor technických vied, profesor Katedry elektrotechniky Kamčatského GTU, Petropavlovsk-Kamčatskij.

Potapov Vadim Vadimovich, doktor technických vied, profesor pobočky Federálnej univerzity Ďalekého východu, Petropavlovsk-Kamčatskij.

Bibliografický odkaz

Likhodedov A.D., Portnyagin N.N. MODELOVANIE VEKTOROVÉHO RIADENIA ASYNCHRONNÉHO ELEKTRICKÉHO POHONU // Moderné problémy vedy a vzdelávania. - 2013. - č. 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8213 (dátum prístupu: 18.03.2019). Dávame do pozornosti časopisy vydávané vydavateľstvom "Academy of Natural History"

Najznámejším spôsobom úspory energie je zníženie otáčok striedavého motora. Keďže výkon je úmerný tretej mocnine otáčok hriadeľa, malé zníženie otáčok môže viesť k významným úsporám energie. Ako je to relevantné pre výrobu, každý chápe. Ale ako sa to dá dosiahnuť? Na túto a ďalšie otázky odpovieme, ale najprv si povedzme o typoch riadenia asynchrónnych motorov.

AC elektrický pohon je elektromechanický systém, ktorý slúži ako základ pre väčšinu technologických procesov. Dôležitú úlohu v ňom zohráva frekvenčný menič (FC), zodpovedný za titul „hra na hlavných husliach duetu“ - asynchrónny motor (IM).

Trochu elementárnej fyziky

Zo školskej lavice máme jasnú predstavu, že napätie je potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi a frekvencia je hodnota rovnajúca sa počtu období, ktorými prúd stihne prejsť len za sekundu.

V rámci technologického procesu je často potrebné meniť prevádzkové parametre siete. Na tento účel existujú frekvenčné meniče: skalárne a vektorové. Prečo sa tak volajú? Po prvé, špeciálne vlastnosti každého typu sú zrejmé z ich názvu. Pripomeňme si základy elementárnej fyziky a dovoľme si pre jednoduchosť nazvať frekvenčný menič kratšie. "Vektornik" má určitý smer a riadi sa pravidlami vektorov. „Skalár“ nič z toho nemá, takže algoritmus spôsobu jeho ovládania je samozrejme veľmi jednoduchý. Zdá sa, že o menách je rozhodnuté. Teraz o tom, ako sú rôzne fyzikálne veličiny z matematických vzorcov vzájomne prepojené.

Pamätáte si, že s klesajúcou rýchlosťou stúpa krútiaci moment a naopak? To znamená, že čím väčšia rotácia rotora, tým väčší prietok bude prechádzať statorom a následne sa bude indukovať väčšie napätie.

To isté spočíva v princípe činnosti v systémoch, o ktorých uvažujeme, iba v „skalárnom“ je riadené magnetické pole statora a vo „vektore“ zohráva úlohu interakcia magnetických polí statora a rotora. V druhom prípade technológia umožňuje zlepšenie technických parametrov pohonného systému.

Technické rozdiely medzi prevodníkmi

Rozdielov je veľa, vyzdvihneme tie najzákladnejšie a bez vedeckej siete slov. Pre skalárny (bezsenzorový) frekvenčný menič je závislosť U / F lineárna a rozsah riadenia rýchlosti je dosť malý. Mimochodom, pri nízkych frekvenciách nie je dostatočné napätie na udržanie krútiaceho momentu a niekedy musíte prispôsobiť napäťovo-frekvenčnú charakteristiku (VCH) prevádzkovým podmienkam, to isté sa deje pri maximálnej frekvencii nad 50 Hz. .

Pri rotácii hriadeľa v širokom rozsahu otáčok a nízkych frekvencií a pri splnení požiadaviek na automatickú reguláciu krútiaceho momentu sa používa metóda vektorového riadenia so spätnou väzbou. To ukazuje ďalší rozdiel: "skalár" zvyčajne nemá takú spätnú väzbu.

Akú pohotovosť zvoliť? Pri aplikácii jedného alebo druhého zariadenia sa riadi hlavne rozsahom elektrického pohonu. V špeciálnych prípadoch sa však výber typu frekvenčného meniča stáva nemenným. Po prvé: je tu jasný, citeľný rozdiel v cene (skalárne sú oveľa lacnejšie, nie sú potrebné drahé výpočtové jadrá). Preto zníženie výrobných nákladov niekedy preváži rozhodnutie o výbere. Po druhé: sú oblasti použitia, v ktorých je možné len ich použitie, napríklad v dopravných linkách, kde je niekoľko elektromotorov synchrónne riadených z jedného (VFD).

skalárna metóda

Asynchrónny elektrický pohon so skalárnym riadením otáčok (t.j. pomocou VChH) zostáva dodnes najbežnejším. Metóda je založená na skutočnosti, že otáčky motora sú funkciou výstupnej frekvencie.

Skalárne riadenie motora je najlepšou voľbou pre prípady, kde nie je premenlivá záťaž a nie je núdza ani o dobrú dynamiku. Na fungovanie „skalárneho“ nie sú potrebné žiadne senzory. Pri použití uvažovanej metódy nie je potrebný drahý digitálny procesor, ako je to v prípade vektorového riadenia.

Metóda sa často používa pri automatickom riadení, ventilátore, kompresore a iných jednotkách. Tu sa vyžaduje, aby bola buď rýchlosť otáčania hriadeľa motora pomocou snímača, alebo iného špecifikovaného indikátora (napríklad teplota kvapaliny riadená vhodné sledovacie zariadenie).

Pri skalárnom riadení je zmena frekvencie a amplitúdy v napájacom napätí určená vzorcom U / fn = konšt. To umožňuje konštantný magnetický tok v motore. Metóda je pomerne jednoduchá, ľahko implementovateľná, ale nie bez niektorých významných nedostatkov:

• nie je možné súčasne ovládať krútiaci moment a otáčky, preto sa volí hodnota, ktorá je z technologického hľadiska najvýznamnejšia;
• úzky rozsah regulácie otáčok a nízky krútiaci moment pri nízkych otáčkach;
• slabý výkon pri dynamicky sa meniacom zaťažení.

Čo je vektorová metóda?

vektorová metóda

Vznikol v procese zdokonaľovania a používa sa tam, kde je potrebné realizovať maximálne otáčky, reguláciu v širokom rozsahu otáčok a regulovateľnosť krútiaceho momentu na hriadeli.

V najnovších modeloch elektrických pohonov je do riadiaceho systému (CS) tohto typu zavedený matematický model motora, ktorý je schopný vypočítať moment motora a rýchlosť otáčania hriadeľa. V tomto prípade je potrebná iba inštalácia prúdových snímačov fáz statora.

Dnes majú dostatočný počet výhod:

• vysoká presnosť;
• bez trhania, plynulé otáčanie krvného tlaku;
• široký rozsah regulácie;
• rýchla reakcia na zmeny zaťaženia;
• zabezpečenie pracovného režimu motora, pri ktorom sú znížené straty zohrievaním a magnetizáciou a to vedie k vytúženému zvýšeniu účinnosti!

Výhody sú, samozrejme, zrejmé, ale metóda vektorového riadenia nie je bez nevýhod, ako je výpočtová náročnosť a potreba poznať technické ukazovatele IM. Okrem toho sa pri konštantnom zaťažení pozorujú väčšie amplitúdy oscilácií rýchlosti ako v "skalárnom". Hlavnou úlohou pri výrobe frekvenčného meniča ("vektor") je poskytnúť vysoký krútiaci moment pri nízkej rýchlosti otáčania.

Schéma vektorového riadiaceho systému s jednotkou modulácie šírky impulzov (API PWM) vyzerá asi takto:

Na znázornenom diagrame je riadeným objektom asynchrónny motor, ktorý je pripojený k snímaču (DS) na hriadeli. Zobrazené bloky sú v skutočnosti články v reťazci CS implementované na ovládači. Blok BZP nastavuje hodnoty premenných. Logické bloky (BRP) a (BVP) regulujú a počítajú premenné rovnice. Samotný ovládač a ostatné mechanické časti systému sú umiestnené v rozvodnej skrini.

Variant s frekvenčným mikrokontrolérom

Frekvenčný menič prúd/napätie je určený na plynulú reguláciu hlavných veličín, ako aj ostatných ukazovateľov prevádzky zariadenia. Funguje ako „skalár“ a „vektor“ súčasne, pričom využíva matematické modely naprogramované v zabudovanom mikrokontroléri. Ten je namontovaný v špeciálnom štíte a je jedným z uzlov informačnej siete automatizačného systému.

Blokový regulátor / frekvenčný menič je najnovšia technológia, v obvode s nimi využívajú tlmivku a znižujú intenzitu vstupného hluku. Treba poznamenať, že v zahraničí sa tejto problematike venuje osobitná pozornosť.V domácej praxi zostáva používanie EMC filtrov stále slabým článkom, keďže neexistuje ani rozumný regulačný rámec. Samotné filtre používame častejšie tam, kde nie sú potrebné, a kde sú skutočne potrebné, z nejakého dôvodu sa na ne zabúda.

Záver

Faktom je, že elektromotor v bežnej prevádzke zo siete máva štandardné parametre, to nie je vždy prijateľné. Táto skutočnosť je eliminovaná zavedením rôznych prevodových mechanizmov na zníženie frekvencie na požadovanú. Doteraz boli vytvorené dva riadiace systémy: bezsenzorový a snímačový so spätnou väzbou. Ich hlavný rozdiel je v presnosti ovládania. Najpresnejší je, samozrejme, ten druhý.

Existujúci rámec sa rozširuje pomocou rôznych moderných riadiacich systémov IM, ktoré poskytujú zlepšenú kvalitu riadenia a vysokú kapacitu preťaženia. Pre nákladovo efektívnu výrobu, dlhú životnosť zariadení a ekonomickú spotrebu energie sú tieto faktory veľmi dôležité.

Akákoľvek zmena alebo udržiavanie konštantných otáčok elektrického pohonu zabezpečuje cielenú reguláciu krútiaceho momentu vyvíjaného motorom. Moment vzniká ako výsledok interakcie toku (prepojenie toku) vytvoreného jednou časťou motora s prúdom v druhej časti a je určený vektorovým súčinom týchto dvoch priestorových vektorov generujúcich moment. Preto je veľkosť momentu vyvinutého motorom určená modulmi každého vektora a priestorovým uhlom medzi nimi.

Pri stavbe skalárne riadiace systémy boli riadené a regulované iba číselné hodnoty (moduly) momentotvorných vektorov, ale ich priestorová poloha nebola riadená. Princíp vektorového riadenia spočíva v tom, že riadiaci systém riadi číselnú hodnotu a vzájomnú polohu vektorov tvoriacich moment v priestore. Úlohou vektorového riadenia je teda určiť a vynútiť okamžité hodnoty prúdov vo vinutí motora tak, aby zovšeobecnené vektory prúdov a indukčných článkov zaujali polohu v priestore, ktorá zaisťuje vytvorenie požadovaného elektromagnetického momentu. .

Elektromagnetický krútiaci moment generovaný motorom:

kde m je konštrukčný faktor; , 2 - priestorové

vektory prúdov alebo tokových väzieb tvoriacich moment; X- priestorový uhol medzi vektormi generujúcimi moment.

Ako vyplýva z (6.53), minimálne hodnoty prúdov (linky toku), ktoré tvoria moment, budú pre požadovanú hodnotu momentu, ak vektory X a 2 sú na seba kolmé, t.j. X = °.

Vo vektorových riadiacich systémoch nie je potrebné určovať absolútnu priestorovú polohu vektorov a 2 vo vzťahu k osám statora alebo rotora. Je potrebné určiť polohu jedného vektora voči druhému. Preto sa jeden z vektorov berie ako základňa, a poloha druhého ovláda uhol X.

Na základe toho je pri budovaní vektorových riadiacich systémov vhodné vychádzať z matematického popisu elektromagnetických a elektromechanických procesov vyjadrených v súradniciach viazaných na základný vektor (súradnice a- v). Takýto matematický popis je uvedený v § 1.6.

Ak vezmeme ako základný vektor a nasmerujeme súradnicovú os a pozdĺž tohto vektora potom na základe (1.46) dostaneme nasledujúcu sústavu rovníc:

v tychto rovnicach? v = , pretože vektor sa zhoduje so súradnicovou osou a.

Na obr. 6.31 ukazuje vektorový diagram prúdov a väzieb toku v osiach a- v ^ súradnicová orientácia a podľa vektora rotorového toku. Z vektorového diagramu vyplýva, že

Ryža. B.31. Vektorový diagram tokov a prúdov v osiach u-v pri M

Pri stálosti (alebo pomalej zmene) n otospojovací rotor d "V u / dt \u003d ako výsledok ja a = a Г = yji u + i v = i v

V tomto prípade vektor prúdu rotora G kolmo na tok rotora. Pretože únikový tok rotora 0 je výrazne menší ako tok v medzere stroja H, t potom pri spojení rotora s konštantným tokom môžeme predpokladať, že priemet vektora statorového prúdu na súradnicovú os v ja v sa rovná |/"| alebo /

Výhoda prijatého súradnicového systému u-v vybudovať systém vektorového riadenia krútiaceho momentu a otáčok indukčného motora spočíva v tom, že krútiaci moment motora (6.54) je definovaný ako skalárny súčin dvoch vzájomne kolmých vektorov: väzby rotorového toku * P a aktívnej zložky prúdu statora. Takáto definícia krútiaceho momentu, typická napríklad pre nezávislé budenie jednosmerných motorov, je najvhodnejšia pre vybudovanie automatického riadiaceho systému.

Vektorový riadiaci systém. Bloková schéma takéhoto riadenia je postavená na základe nasledujúcich princípov:

• ? dvojkanálový riadiaci systém pozostáva z kanála na stabilizáciu spojenia rotorového toku a kanála na riadenie rýchlosti (krútiaceho momentu);
• ? oba kanály musia byť nezávislé, t.j. zmena nastaviteľných hodnôt jedného kanála by nemala ovplyvniť druhý;
• ? kanál riadenia rýchlosti (momentu) riadi zložku prúdu statora / v. Algoritmus činnosti slučky riadenia krútiaceho momentu je rovnaký ako v systémoch podriadeného riadenia otáčok jednosmerných motorov (pozri § 5.6) - výstupný signál regulátora otáčok je referenciou pre krútiaci moment motora. Vydelením hodnoty tejto úlohy modulom väzby toku rotora a dostaneme úlohu pre zložku statorového prúdu i v (obr. 6.32);
• ? každý kanál obsahuje vnútornú slučku prúdov / v a ja a so súčasnými regulátormi, ktoré zabezpečujú potrebnú kvalitu regulácie;
• ? prijaté aktuálne hodnoty i v a ja a prostredníctvom transformácií súradníc sa premietnu do hodnôt ja a a / p dvojfázového pevného súradnicového systému a - (3 a potom pri nastavovaní skutočných prúdov vo vinutiach statora v trojfázovom súradnicovom systéme a-b-c;
• ? signály rýchlosti, uhla natočenia rotora, prúdy vo vinutiach statora potrebné na výpočty a tvorbu spätných väzieb sú merané príslušnými snímačmi a následne pomocou inverzných súradnicových transformácií sú prevedené na hodnoty týchto veličín zodpovedajúcich súradnicovým osám u-v.

Ryža.

Takýto riadiaci systém umožňuje rýchlu reguláciu krútiaceho momentu a tým aj otáčok v najširšom možnom rozsahu (nad 10 000:1). V tomto prípade môžu okamžité hodnoty momentu asynchrónneho motora výrazne prekročiť pasovú hodnotu kritického momentu.

Aby boli riadiace kanály od seba nezávislé, je potrebné zaviesť na vstup každého kanálu krížové kompenzačné signály e K0MPU a e compm (pozri obr. 6.32). Hodnotu týchto signálov je možné zistiť z rovníc obvodu statora (6.54). Vyjadrenie a CHK 1y z hľadiska zodpovedajúcich prúdov a indukčností (1.4) a berúc do úvahy, že keď je os orientovaná a pozdĺž vektora väzby rotorového toku H / |y = 0 dostaneme:

Kde nájdeme

kde koeficient rozptylu.

Nahradenie (6.55) za (6.54) a zohľadnenie toho v uvažovanom systéme riadenia dxV2u/dt= 0, dostaneme

alebo

nové časové konštanty; e i i e v - EMF rotácie pozdĺž osí u-v

Na nastavenie nezávislých veličín ja a a /v je potrebné odsadiť e a a e v zavedením kompenzačných napätí:

Na implementáciu princípov vektorového riadenia je potrebné priamo zmerať alebo vypočítať (odhadnúť) modul a uhlovú polohu vektora väzby rotorového toku pomocou matematického modelu. Funkčná schéma vektorového riadenia asynchrónneho motora s priamym meraním prietoku vo vzduchovej medzere stroja pomocou Hallových snímačov je na obr. 6.33.

Ryža. B.33. Funkčná schéma priameho vektorového riadenia indukčného motora

Schéma obsahuje dva riadiace kanály: riadiaci kanál (stabilizácia) väzby rotorového toku *P 2 a kanál riadenia rýchlosti. Prvý kanál obsahuje externý obvod väzby rotorového toku, ktorý obsahuje PI regulátor toku RP a spätnú väzbu toku, ktorej signál je tvorený Hallovými snímačmi, ktoré merajú prietok v strojovej medzere. X? t pozdĺž osí ai(3. Reálne hodnoty prietoku sa potom v bloku PP prepočítajú na hodnoty väzby rotorového toku pozdĺž osí a a p a pomocou vektorového filtra VF sa modul vektor toku rotora, ktorý sa privádza ako negatívny spätnoväzbový signál do regulátora RP väzby toku a používa sa ako delič v kanáli riadenia rýchlosti.

V prvom kanáli je vnútorný prúdový obvod podriadený obvodu prepojenia toku ja a obsahujúci PI regulátor prúdu RT1 a spätnú väzbu o skutočnej hodnote prúdu / 1i, vypočítanej z reálnych hodnôt prúdov fáz statora pomocou fázového meniča PF2 a súradnicového meniča KP1. Výstup regulátora prúdu RT1 je referencia napätia Ulu, ku ktorému sa pridáva kompenzačný signál druhého kanála e kshpi(6,57). Výsledný napäťový referenčný signál je pomocou súradnicových KP2 a fázových PF2 prevodníkov prevedený na špecifikované hodnoty a napäťové fázy na výstupe frekvenčného meniča.

Riadiaci kanál rotorového toku zaisťuje, že tok H*2 zostáva konštantný vo všetkých režimoch pohonu na úrovni nastavenej hodnoty x P 2set. Ak je potrebné pole oslabiť, F*^ sa môže meniť v určitých medziach s malou rýchlosťou zmeny.

Druhý kanál je určený na riadenie rýchlosti (krútiaci moment) motora. Obsahuje vonkajší rýchlostný obvod a jemu podriadený vnútorný prúdový obvod /y. Referencia rýchlosti pochádza z generátora intenzity RFG, ktorý určuje zrýchlenie a požadovanú hodnotu rýchlosti. Spätná väzba rýchlosti je realizovaná pomocou snímača rýchlosti DS alebo snímača uhlovej polohy rotora.

PC regulátora otáčok sa používa proporcionálne alebo proporcionálne integrálne v závislosti od požiadaviek na elektrický pohon. Výstup regulátora otáčok je momentálne úlohou vyvinutou motorom L / zadok. Pretože moment sa rovná súčinu prúdu a toku rotora H / 2, potom sa vydelí hodnota nastavenia krútiaceho momentu v deliacom bloku DB M vzadu na H / 2 dostaneme hodnotu aktuálnej referencie, ktorá sa privádza na vstup regulátora prúdu RT2. Ďalšie spracovanie signálu je podobné ako pri prvom kanáli. V dôsledku toho dostaneme úlohu pre napájacie napätie motora po fázach, ktorá určuje hodnotu a priestorovú polohu v každom časovom okamihu zovšeobecneného vektora napätia statora!? Upozorňujeme, že signály súvisiace s premennými v súradniciach - sú signály jednosmerného prúdu a signály odrážajúce prúdy a napätia vo vzdušných súradniciach sú signály striedavého prúdu, ktoré určujú nielen modul, ale aj frekvenciu a fázu zodpovedajúceho napätia a prúdu.

Uvažovaný systém vektorového riadenia je v súčasnosti implementovaný v digitálnej forme na báze mikroprocesorov. Boli vyvinuté a široko používané rôzne blokové diagramy vektorového riadenia, ktoré sa v detailoch líšia od toho, o ktorom sa uvažuje. V súčasnosti sa teda skutočné hodnoty tokových väzieb nemerajú snímačmi magnetického toku, ale počítajú sa podľa matematického modelu motora na základe nameraných fázových prúdov a napätí.

Vo všeobecnosti možno vektorové riadenie hodnotiť ako najefektívnejší spôsob riadenia striedavých motorov, ktorý poskytuje vysokú presnosť a rýchlosť riadenia.

Použitie frekvenčného meniča je zamerané na riešenie dôležitých problémov. Spočívajú v realizácii riadenia momentu a otáčok elektromotora. Tieto požiadavky naznačujú potrebu obmedziť prúd motora, ako aj krútiaci moment na hodnoty, ktoré sú prijateľné. Deje sa tak pri štartovaní, brzdení a zmenách zaťaženia.

Je to potrebné na obmedzenie dynamických rázových zaťažení v mechanizme frekvenčného meniča. Súčasne dochádza k preťaženiu počas prevádzky a potrebe nastavenia krútiaceho momentu motora, ktorý sa vykonáva nepretržite. Implementácia takýchto opatrení sa vyžaduje aj vtedy, keď je potrebné presne podporiť úsilie o fungujúci mechanizmus. Príkladom sú v tomto prípade pohony používané v obrábacích strojoch na spracovanie kovov.

Existujú rôzne metódy riadenia frekvencie, ktoré vám umožňujú riešiť rôzne problémy pri nastavovaní rýchlosti a zmene momentu, medzi ktoré patria dve hlavné metódy – vektorová a skalárna. Každý z nich má svoje vlastné charakteristiky, o ktorých by sa malo podrobnejšie diskutovať.

Prvý spôsob ovládania - skalárne. Charakteristickým rysom skalárneho riadenia je jeho rozšírenosť a rozsah je spojený s pohonmi čerpadiel a ventilátorov. Okrem toho sa frekvenčné meniče so skalárnym spôsobom riadenia používajú tam, kde je dôležité dodržať určitý technologický parameter. Môže to byť napríklad tlak v potrubí. Zmena amplitúdy, ako aj frekvencie napájacieho napätia, pôsobí ako hlavný princíp, na ktorom je táto metóda založená. V tomto prípade sa používa zákon U / f. Najväčší rozsah pre reguláciu rýchlosti je 1:10.
Ďalšími vlastnosťami skalárnej metódy sú jej prirodzená jednoduchosť implementácie. Existuje aj nevýhoda, ktorá spočíva v tom, že nie je možné presne regulovať rýchlosť otáčania hriadeľa. Ďalšia vlastnosť - na hriadeli motora frekvenčný menič so skalárnym riadením neumožňuje regulovať krútiaci moment.

Druhá metóda používaná vo frekvenčných meničoch je vektor. Ide o taký spôsob riadenia synchrónnych a asynchrónnych motorov, pri ktorom sa tvoria nielen harmonické prúdy (napätia) fáz, ale je zabezpečené aj riadenie magnetického toku rotora, konkrétne krútiaceho momentu na hriadeli motora. Vektorové riadenie sa používa vtedy, keď sa záťaž môže počas prevádzky meniť s rovnakou frekvenciou, t.j. neexistuje jasný vzťah medzi záťažovým momentom a rýchlosťou otáčania a tiež v prípadoch, keď je potrebné získať rozšírený rozsah riadenia frekvencie pri menovitých momentoch.

Vektorové riadiace systémy sú rozdelené do dvoch tried – bezsenzorové a spätnoväzbové. Rozsah vám umožňuje definovať použitie konkrétnej metódy. Použitie bezsenzorových systémov je možné, keď sa rýchlosť nezmení o viac ako 1:100 a presnosť údržby nie je väčšia ako ±0,5 %. Pri podobných ukazovateľoch 1:1000 a ±0,01% je zvykom používať systémy so spätnou väzbou.

Výhody metódy vektorového riadenia je rýchlosť reakcie vzhľadom na zmeny zaťaženia a v oblasti nízkych frekvencií sa otáčanie motora vyznačuje plynulosťou, absenciou trhania. Upozorňujeme na ustanovenie na hriadeli pod podmienkou nulových otáčok menovitého krútiaceho momentu, ak je k dispozícii snímač otáčok. Regulácia rýchlosti sa vykonáva pri dosiahnutí vysokej presnosti. Všetky tieto výhody sa v praxi stávajú dôležitými.

ZÁVERY:

1. Ak je v skalárnych frekvenčných meničoch objektom riadenia a riadenia len magnetické pole statora, tak vo vektorových modeloch je objektom riadenia a riadenia tak magnetické pole statora, ako aj rotora, respektíve ich interakcia v s cieľom optimalizovať krútiaci moment pri rôznych rýchlostiach. Čo sa týka metód riadenia a riadenia, pri použití metódy skalárneho riadenia sa používa výstupná frekvencia a prúd frekvenčného meniča a pri vektorovom riadení výstupná frekvencia, prúd a jeho fáza.