Asenkron motorların vektör regülasyonu. AC motorları kontrol etmek için frekans dönüştürücülerde kullanılan kontrol yöntemleri

En iyi bilinen enerji tasarrufu yöntemi, AC motorun hızını azaltmaktır. Güç, şaft hızının küpü ile orantılı olduğundan, hızda küçük bir azalma önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabilir. Bunun üretim için ne kadar alakalı olduğunu herkes anlıyor. Fakat bu nasıl başarılabilir? Bu ve diğer soruları cevaplayacağız, ancak önce asenkron motorların kontrol türlerinden bahsedelim.

AC elektrikli tahrik, çoğu teknolojik işlemin temelini oluşturan elektromekanik bir sistemdir. İçinde önemli bir rol, "düetin ana kemanının çalınması" başlığından sorumlu olan frekans dönüştürücüye (FC) aittir - bir asenkron motor (IM).

Biraz temel fizik

Okul tezgahından, voltajın iki nokta arasındaki potansiyel fark olduğu ve frekansın, akımın sadece bir saniyede geçmeyi başardığı periyotların sayısına eşit bir değer olduğu konusunda net bir fikrimiz var.

Teknolojik sürecin bir parçası olarak, genellikle ağın çalışma parametrelerini değiştirmek gerekir. Bu amaçla frekans dönüştürücüler vardır: skaler ve vektör. Neden böyle anılıyorlar? Başlangıç ​​olarak, her türün kendine has özellikleri adlarından anlaşılır. Temel fiziğin temellerini hatırlayalım ve basitlik için frekans dönüştürücüyü daha kısa olarak adlandırmamıza izin verin. "Vektornik" belirli bir yöne sahiptir ve vektörlerin kurallarına uyar. "Skaler"de bunların hiçbiri yoktur, bu nedenle onu kontrol etme yönteminin algoritması elbette çok basittir. İsimler belli oldu. Şimdi matematiksel formüllerden çeşitli fiziksel niceliklerin nasıl birbirine bağlı olduğu hakkında.

Hız azaldıkça torkun arttığını ve bunun tersini hatırlıyor musunuz? Bu, rotorun dönüşü ne kadar büyük olursa, akışın statordan o kadar büyük olacağı ve sonuç olarak daha fazla voltaj indükleneceği anlamına gelir.

Aynısı, düşündüğümüz sistemlerde çalışma prensibinde yatmaktadır, sadece “skaler” de stator manyetik alanı kontrol edilir ve “vektör” de stator ve rotorun manyetik alanlarının etkileşimi rol oynar. ikinci durumda, teknoloji, tahrik sisteminin teknik parametrelerinin iyileştirilmesine izin verir.

Dönüştürücüler arasındaki teknik farklılıklar

Pek çok fark var, en temellerini vurgulayacağız ve bilimsel kelime ağı olmadan. Skaler (sensörsüz) bir frekans dönüştürücü için U/F bağımlılığı doğrusaldır ve hız kontrol aralığı oldukça küçüktür. Bu arada, bu nedenle, düşük frekanslarda, torku korumak için yeterli voltaj yoktur ve bazen voltaj-frekans karakteristiğini (VCH) çalışma koşullarına göre ayarlamanız gerekir, aynı şey 50 Hz'nin üzerindeki maksimum frekansta olur. .

Şaft geniş bir hız ve düşük frekans aralığında döndüğünde ve otomatik tork kontrolü gerekliliklerini yerine getirdiğinde, geri beslemeli vektör kontrol yöntemi kullanılır. Bu, başka bir farkı gösterir: "skaler" genellikle böyle bir geri bildirime sahip değildir.

Ne tür bir acil durum seçilir? Esas olarak elektrikli sürücünün kapsamı tarafından yönlendirilen bir veya başka bir cihazın uygulanmasında. Ancak, özel durumlarda, frekans dönüştürücü tipinin seçimi değişken olmaz. Birincisi: fiyatta açık, gözle görülür bir fark var (skaler olanlar çok daha ucuz, pahalı bilgi işlem çekirdeklerine gerek yok). Bu nedenle, üretim maliyetindeki azalma bazen seçim kararından daha ağır basmaktadır. İkinci olarak, yalnızca kullanımlarının mümkün olduğu uygulamalar vardır, örneğin birkaç elektrik motorunun tek bir motordan (VFD) eşzamanlı olarak kontrol edildiği konveyör hatlarında.

skaler yöntem

Skaler hız kontrollü (yani, VChH tarafından) asenkron bir elektrikli sürücü, bu güne kadar en yaygın olanı olmaya devam etmektedir. Yöntem, motor hızının çıkış frekansının bir fonksiyonu olduğu gerçeğine dayanmaktadır.

Skaler motor kontrolü, değişken yükün olmadığı ve iyi dinamiklere gerek olmadığı durumlar için en iyi seçimdir. "Skalar"ın çalışması için sensör gerekmez. Dikkate alınan yöntemi kullanırken, vektör kontrolünde olduğu gibi pahalı bir dijital işlemciye gerek yoktur.

Yöntem genellikle otomatik kontrol, fan, kompresör ve diğer üniteler için kullanılır.Burada bir sensör kullanarak motor milinin dönüş hızının veya belirtilen başka bir göstergenin (örneğin, sıvının sıcaklığı tarafından kontrol edilen sıvının sıcaklığı) olması gerekir. uygun izleme cihazı) muhafaza edilmelidir.

Skaler kontrol ile besleme gerilimindeki frekans-genlik değişimi U / fn = const formülü ile belirlenir. Bu, motorda sabit bir manyetik akı sağlar. Yöntem oldukça basittir, uygulaması kolaydır, ancak bazı önemli dezavantajları yoktur:

• torku ve hızı aynı anda kontrol etmek mümkün değildir, bu nedenle teknolojik açıdan en önemli olan değer seçilir;
• düşük hızlarda dar hız kontrol aralığı ve düşük tork;
• dinamik olarak değişen yük ile düşük performans.

vektör yöntemi nedir?

vektör yöntemi

İyileştirme sürecinde ortaya çıkmış ve maksimum hız, geniş bir hız aralığında regülasyon ve şaft üzerindeki torkun kontrol edilebilirliğinin gerçekleştirilmesi gerektiğinde kullanılmaktadır.

En son elektrikli tahrik modellerinde, motorun momentini ve milin dönüş hızını hesaplayabilen bu tip kontrol sistemine (CS) motorun matematiksel bir modeli eklenir. Bu durumda sadece stator fazlarının akım sensörlerinin kurulumu gereklidir.

Bugün yeterli sayıda avantaja sahipler:

• yüksek doğruluk;
• gerizekalı olmadan, kan basıncının düzgün dönüşü;
• geniş düzenleme yelpazesi;
• yük değişikliklerine hızlı yanıt;
• ısıtma ve manyetizasyon kayıplarının azaltıldığı motorun çalışma modunun sağlanması ve bu, verimde gıpta edilen bir artışa yol açar!

Avantajları elbette açıktır, ancak vektör kontrol yöntemi, hesaplama karmaşıklığı ve IM'nin teknik göstergelerini bilme ihtiyacı gibi dezavantajları olmadan değildir. Ek olarak, sabit bir yükte "skaler" den daha büyük hız salınımları genlikleri gözlenir. Bir frekans dönüştürücü ("vektör") üretimindeki ana görev, düşük dönüş hızında yüksek tork sağlamaktır.

Darbe genişliği modülasyon ünitesine (API PWM) sahip bir vektör kontrol sisteminin şeması şuna benzer:

Gösterilen şemada, kontrol edilen nesne, şaft üzerindeki bir sensöre (DS) bağlı asenkron bir motordur. Gösterilen bloklar aslında kontrolörde uygulanan CS zincirindeki bağlantılardır. BZP bloğu, değişkenlerin değerlerini ayarlar. Mantık blokları (BRP) ve (BVP) değişken denklemleri düzenler ve hesaplar. Kontrolörün kendisi ve sistemin diğer mekanik parçaları elektrik panosunda bulunmaktadır.

Frekans mikrodenetleyicili varyant

Frekans akımı/gerilim dönüştürücü, ana değerlerin ve ayrıca ekipman çalışmasının diğer göstergelerinin düzgün düzenlenmesi için tasarlanmıştır. Dahili mikrodenetleyicide programlanmış matematiksel modelleri kullanarak aynı anda "skaler" ve "vektör" olarak işlev görür. İkincisi özel bir kalkan içine monte edilmiştir ve otomasyon sisteminin bilgi ağının düğümlerinden biridir.

Blok denetleyici / frekans dönüştürücü en son teknolojidir, onlarla devrede bir boğucu kullanırlar ve giriş gürültüsünün yoğunluğunu azaltırlar. Yurtdışında bu konuya özel önem verildiğine dikkat edilmelidir.Yurt içi uygulamada, mantıklı bir düzenleyici çerçeve bile olmadığı için EMC filtrelerinin kullanımı hala zayıf bir halka olmaya devam etmektedir. Filtreleri, ihtiyaç duyulmayan ve gerçekten ihtiyaç duyulan yerlerde, bir nedenden dolayı unutuldukları yerlerde daha sık kullanıyoruz.

Çözüm

Gerçek şu ki, ağdan normal çalışma sırasında elektrik motoru standart parametrelere sahip olma eğilimindedir, bu her zaman kabul edilemez. Bu gerçek, frekansı gerekli olana indirmek için çeşitli dişli mekanizmaları tanıtılarak ortadan kaldırılır. Bugüne kadar iki kontrol sistemi oluşturulmuştur: sensörsüz ve geri beslemeli sensör sistemi. Ana farkları, kontrolün doğruluğundadır. En doğrusu, elbette, ikincisidir.

Mevcut çerçeve, geliştirilmiş düzenleme kalitesi ve yüksek aşırı yük kapasitesi sağlayan çeşitli modern kan basıncı kontrol sistemleri kullanılarak genişletilmektedir. Uygun maliyetli üretim, uzun ekipman ömrü ve ekonomik enerji tüketimi için bu faktörler büyük önem taşımaktadır.

Vektör kontrolü (VU), sadece kontrol edilen koordinatın büyüklüğünün (modülü) değil, aynı zamanda seçilen koordinat eksenlerine göre uzaysal konumunun (vektör) kontrol edildiği gerçeğine dayanır.

Pirinç. 8.28 AIT'ye (a) dayalı ED frekans şeması ve stator akımının rotordaki akımın frekansına bağımlılığı (b)

VU'yu uygulamak için voltaj, akım ve akı bağlantısının anlık değerleri izlenir. Matematiksel dönüşümler aracılığıyla, çok sayıda doğrusal olmayan çapraz bağlantı ile karakterize edilen bir asenkron IM motoru, iki kontrol kanalı olan bir doğrusal model ile temsil edilebilir - tork ve akı. Bu tür bir kontrol kolaylığı, MP teknolojisinin mevcut gelişme düzeyi göz önüne alındığında, bir engel olmayan EP koordinatlarının çoklu dönüşümlerini gerektirir.

WU'nun özünü anlamak için, m-fazlı stator sargısına ve i- faz rotor sargısı.

Pirinç. 8.29. İki kutuplu iki fazlı genelleştirilmiş bir makinenin şematik diyagramı: 1 - stator; 2 - rotor

Koordinat sisteminin uzayda keyfi gerçek ve sanal eksenlerle döndüğünü varsayalım, denklemler aşağıdaki forma sahip olacaktır:

, (8.27)

burada u S , Ш,i S , i 2 ,ψ S , ψ 2 \j7-s>V2 sırasıyla stator 1 ve rotor 2'nin gerilim, akım ve akı bağlantılarının vektörleridir; j, hayali eksenin tanımıdır; Z n - kutup çiftlerinin sayısıdır; L m - stator ve rotor sargıları arasındaki karşılıklı endüktans; / 2 - karmaşık eşlenik vektör i-i; 1t karmaşık değişkenin sanal kısmıdır; ωu k rotorun açısal hızıdır. Akı bağlantıları eşittir

, (8.29)

burada L s (L sa + L m) ve L 2 (L 2<, +L m) – индуктивности фазных обмоток соответст-венно статора и ротора.

Pirinç. 8.30 AIT'ye (a) dayalı ED frekans şeması ve stator akımının rotordaki akımın frekansına bağımlılığı (b)

Denklemler (8.27), genelleştirilmiş vektörlerin u, v, yani koordinat eksenleri üzerindeki izdüşümleri kullanılarak yazılabilir. skaler formda:

Kullanılan IM durum değişkenlerine bağlı olarak, moment denklemleri farklı bir forma sahip olabilir. Yukarıdaki denkleme (8.28) ek olarak, elektromanyetik moment için aşağıdaki ifadeler kullanılır:

uv(8.27) koordinat sistemi için genelleştirilmiş makine denklemleri herhangi bir koordinat sisteminde yazılabilir. Koordinat eksenlerinin seçimi, makinenin tipine (senkron, asenkron) ve çalışmanın amaçlarına bağlıdır. Aşağıdaki koordinat sistemleri kullanılmıştır: sabit koordinat sistemi ap (©k = 0); senkron koordinat sistemi AU (coc = coo) ve rotor ile birlikte dönen koordinat sistemi dq (co k = co). Değişken kan basıncı vektörlerinin karşılıklı düzenlenmesi, Şek. 8.30.

Genelleştirilmiş makinenin (8.27), (8.28) denklemlerinden gerçek üç fazlı AD denklemlerine geçiş, koordinat dönüşümlerinin denklemleri kullanılarak gerçekleştirilir.9 M moment açısıdır, q> açıdır akım ve gerilim vektörleri arasında). O, \u003d m + f cinsinden - stres vektörünün (XY) açısı; 6« \u003d 9 „ + 8 V - geçerli vektörün açısı. Koordinat dönüşümleri için formüller, her iki makinenin gücünün sabit olması koşuluyla elde edilir. Herhangi bir eksende yazılan herhangi bir değişken için elde edilebilirler.

Gerçek bir makinenin genelleştirilmiş bir makineye dönüşümlerine doğrudan, genelleştirilmiş bir makinenin gerçek bir makineye dönüşümlerine ise ters denir. Örneğin, stator u sa , Shch, u sc denklemlerine ve t ve $ statorunun faz voltajlarının vektör diyagramının eksenlerinde doğrudan dönüştürülmesi için formüller şu şekildedir:

Vektör kontrolünü dikkate almak için, uzayda alan hızıyla dönen XY koordinat sistemi seçilir, yani. o) k = coo, rotor akı vektörünün hızı ikincisi olarak alınır. \j/2- Gerilim, akım ve akı bağlantı vektörlerinin dönüş hızları sadece kararlı hal koşullarında aynıdır ve geçici rejimlerde farklıdır. Vektör kontrolünün prensibi şudur:

Pirinç. 8.30. Değişken ADVector diyagramının vektörlerinin karşılıklı düzenlenmesi: r'de % \u003d 8 2 + - akış açısı.

Ters formüller

Usb \u003d (~ ABD + A / ZU45) / 2, U sc \u003d (-M u -l / ZUf) / 2 . (8.33)

bir değişkenin vektörü (akım, gerilim vb.) uzaya belirli bir şekilde yerleştirilir. O zaman alan hızı ile dönen senkron koordinat sisteminin gerçek ekseni X boyunca akı bağlantı vektörünü vj7 2 yerleştirmek en verimli yöntemdir. Bu durumda, sincap kafesli rotorlu IM denklemleri şu şekildedir:

0= -ω 2 + R 2 K 2 ben sy,

M e \u003d 3/2 Z II K 2 ψ 2 ben sy. (8.34)

nerede K 2 \u003d L s - Kg L m; Kg \u003d b t / bg, cog \u003d coo - co - kayma frekansı veya rotor akım frekansı Denklemler (8.34) analiz edildiğinde, DCT denklemleriyle bazı benzerlikleri fark edilebilir: (8.34)'deki an rotor akısıyla orantılıdır bağlantı ve stator akım vektörünün i sy bileşeni ve akı bağlantısı, i sx /i bileşeni ile orantılıdır. Bu, bir DCT gibi, akışı ve torku ayrı ayrı kontrol etmeyi mümkün kılar, yani. WU ilkesi, sinüsoidal değişkenleriyle AD'yi DPT'ye yaklaştırır. VU, DC EP'lerde yaygın olarak kullanılan alt düzenlemenin sentez yöntemlerinde kullanılmasına izin verir. Fark (VU lehine değil), akış, tork ve hızın bağımsız kontrolünün gerçek motor değişkenleri tarafından değil, farklı bir koordinat sistemine dönüştürülmesidir.

2. 810 dk -1 hızında:

IM vektör kontrolünün fonksiyonel diyagramı şek. 8.31: h - görev; U - yönetim; OS - hız geri bildirimi; s - hız; / I - akım; х, y - değişkenlerin senkron koordinat sistemine ait olması; αa, β p– değişkenlerin sabit bir koordinat sistemine ait olması; f - akı bağlantısı; a, bb, c faz indeksleridir.

Pirinç. 8.31.IM vektör kontrolünün fonksiyonel diyagramı

Şema, alt düzenleme ilkesine dayanmaktadır ve üç devre içerir:

1) hız (harici); hız sensörü BR ve hız kontrolörü (tork) AR içerir;

2) bir akı regülatörü Av|/Uψ ve bir çıkış değeri u olan bir OS kanalı ile akı bağlantısı (manyetik akı);

3) AA2 ve AA1 regülatörleri ile stator akım vektörünün aktif ^ ve reaktif 4. bileşeni.

Stator akımı için OS sinyali, motorun faz akımlarını iki fazda, örneğin A ve B'de ölçen ve uia ve s, * sinyalleri üreten akım sensörü UA tarafından gerçekleştirilir. Bu sinyalleri sabit bir koordinat sistemine dönüştürmek için, A2 dönüştürücüsünden gitmenize izin veren cosf = U f / U f doğrudan koordinat dönüşümlerinin formüllerine (8.32) uygun olarak çalışan işlevsel dönüştürücü U1 kullanılır. aşağıdaki formüllere göre XY koordinatlarına sabit koordinatlar a p αβ :

u iβ =1/√3 (u iα +u ib).

Akı bağlantısı, örneğin güç sargısıyla aynı oluklara yerleştirilmiş bir ölçüm sargısı gibi çeşitli cihazlar kullanılarak ölçülebilir. En yaygın olanı, motorun hava boşluğuna yerleştirilen Hall sensörleridir. Sensör sinyalleri Uy, formül (8.32)'ye göre fonksiyonel dönüştürücü U2'de sabit bir koordinat sisteminin sinyallerine ve fa ve Yfr'ye dönüştürülür. Elde edilen değerler, motor alanı hızında uzayda dönen XY koordinat sistemine dönüştürülmelidir.

Bu amaçla, fan D'de bir rotor akı bağlantı modülü tahsis edilmiştir.

karşılık gelen sinyal ve f şeklinde

Gerilim sinyalleri ve fa, « fr, Uix , u iy karşılık gelen fiziksel niceliklerle orantılıdır.

Akı bağlantı kontrolörü UψАу girişinde, akı bağlantısı m sf ve OS m f ayarı için sinyallerin farkı uygulanır, yani. “u.F = “z.f - m F ve Ay çıkışında X ekseni boyunca stator akımını ayarlamak için bir sinyal üretilir, yani. u 3 ix. Akım regülatörü AA1'den geçen sinyal farkı u 3 ix - Uix döner sinyal ve * s'ye. Çıkış sinyali Uψm f to akı bağlantı modülünün sinyaline bölünen hız (tork) kontrolörü AR'nin buraya kurulması dışında, Y ekseni boyunca kontrol kanalında benzer dönüşümler gerçekleşir. Akım komut sinyalini ve Y ekseni boyunca elde edin. İlk iki denkleme (8.34) göre çalışan Blok A1 girişleri A1 bloğunun çıkışında, akım bileşenlerinin kontrol devrelerinin karşılıklı etkisinin olmadığı dönüştürülmüş u x ve u sinyalleri elde ederiz. XylY eksenleri. Dönen XY koordinat sisteminde A3 koordinat dönüştürücüsünde kaydedilen hem x hem de y kontrol sinyalleri, sabit bir sistemdeki invertörün kontrol sinyallerine dönüştürülür me, denklemlere göre aB αβ koordinatlarını verir

U ix = u iα cosφ + u iβ sinφ,;

U yα \u003d u x cosφ - u y günahφ,

U yβ = u x cosφ - u y sinφ. (8.36)

Üç fazlı bir koordinat sisteminde inverterin güç anahtarlarını kontrol etmek için, frekans dönüştürücü yardımıyla uu a U Ua, U U b uy, U U c mu s sinyallerinin ters dönüşüm formüllerine göre elde edilmesi gerekir ( 8.33):

CEP'nin vektör kontrol sistemindeki koordinat dönüşümleri sayesinde iki kontrol kanalı ayırt edilir: akı bağlantısı (manyetik akı) ve dönüş hızı (tork). Bu anlamda vektör kontrol sistemi, iki bölgeli hız kontrollü bir DC motora benzer.

EP koordinatlarının yukarıdaki formüllere göre çoklu dönüşümü için, gerçek zamanlı olarak çalışan DSP sınıfının özel mikro denetleyicileri kullanılır. Bu, asenkron bir sincap kafesli motor kullanarak yüksek hızda derinlemesine ayarlanabilir EA elde etmeyi mümkün kılar.

Vektör kontrolü için birçok yapısal çözüm vardır. VU IM'nin işlevsel diyagramı şek. 8.31, mevcut bağlantının (manyetik akı) doğrudan ölçüldüğü doğrudan WU sınıfını ifade eder. Dolaylı WU ile IM rotorunun konumu ve elektriksel parametreler (akım, voltaj) ölçülür. Bu tür sistemler iki nedenden dolayı yaygınlaştı:

1) akış ölçümü zahmetlidir;

2) konum sensörü birçok endüstriyel elektronik cihazda gereklidir (örneğin, CNC makinelerinin ve otomatik manipülatörlerin konum elektronik cihazı).

Rotorun konumunu ölçmeye gerek yoksa, daha karmaşık hesaplama prosedürleri gerektiren "sensörsüz" VU kullanılır (rotor konum sensörü yoktur).

Pirinç. 8.32 Tam EA'nın bağlantı şeması.

VU'lu EA, geniş bir hız kontrolü aralığı (10.000'e kadar) sağlar ve çoğu durumda geniş ayarlanabilir EA'nın yerini toplayıcı DC motorlarla değiştirir.

EP'nin tamamının şeması şek. Birçok işletme tarafından üretilen 8.32 şunları içerir: güç terminalleri: R, S, T (LI, L2, L3) - güç terminalleri; U, V, W (Tl, T2, TK) - frekans dönüştürücü çıkışı; PD, R - ara DC bağlantısındaki jiklenin bağlantısı; Р, RB– harici fren direnci; P, N - harici frenleme modülü; G–- koruyucu toprak.

Kontrol terminalleri: L – analog girişler ve çıkışlar için “ortak” terminal; H - frekans ayar potansiyometresinin güç kaynağı; О - çıkış frekansını gerilime göre ayarlamak için terminal; 01, 02 - sırasıyla akım ve voltaj ile çıkış frekansını ayarlamak için ek terminal; AM - darbe çıkışı (voltaj); AMI - analog çıkış (akım); P24 - güç terminali; CM1, PS, 12S, AL0 - "ortak" terminal; PLC - harici güç kaynağı için ortak terminal; FW– ileri dönüş; 1, 2, 3, 4, 5 – programlanabilir ayrık girişler; PA – programlanabilir çıkış terminali 11; 12А – programlanabilir çıkış terminali 12; AL1, AL2 - alarm rölesi; TN - termistör girişi.

Kontrol terminalleri: L - analog girişler ve çıkışlar için "ortak" terminal; H - frekans ayar potansiyometresinin güç kaynağı; O - çıkış frekansını gerilime göre ayarlamak için terminal; 01, 02 - sırasıyla çıkış frekansını akım ve voltaj ile ayarlamak için ek terminal; AM - darbe çıkışı (voltaj); AMI - analog çıkış (akım); P24 - güç terminali; CM1, PS, 12S, AL0 - "ortak" terminal; PLC - harici güç kaynağı için ortak terminal; FW - doğrudan dönüş; 1, 2, 3, 4, 5 - programlanabilir ayrık girişler; PA - programlanabilir çıkış terminali 11; 12A - programlanabilir çıkış terminali 12; AL1, AL2 - alarm rölesi; TN - termistör girişi.

sınav soruları

1. Simetrik bir güç kaynağına sahip dönen bir manyetik alanı, örneğin m = 2, m = 6 ile üç dışında bir dizi faz ile gösterin.

2. Sürekli çalışma sırasında stator devresinde voltaj ile hız regülasyonunun olumsuz etkileri nelerdir?

3. Voltajı değiştirerek hızı kontrol etmek hangi mekanizmalar için tercih edilir?

4. IM hızının frekans regülasyonu hangi nedenle en ekonomiktir?

5. Frekans regüle edildiğinde voltaj da regüle edilmeli mi ve neden?

6. Nominal değerin üzerindeki IM frekansını düzenlerken sınırlamalar nelerdir?

7. Tansiyon beslemesi için ne tür frekans dönüştürücüler biliyorsunuz? Motordaki voltaj dalga şekillerini verin.

8. Tristörleri değiştirmenin hangi yöntemlerini biliyorsunuz?

9. Statik dönüştürücülerin voltajını düzenlemenin yolları nelerdir?

10. Akım ve gerilim invertörleri arasındaki temel fark nedir?

11. Bir frekans sürücü sisteminde rejeneratif frenleme kullanmak mümkün müdür? AIN-AD sisteminde ve NPC-AD sisteminde bunun için ne gerekiyor?

12. NFC-IM sisteminde IM güç kaynağı frekansının şebeke frekansından daha yüksek olması mümkün müdür?

13. Hangi tam frekanslı EP'yi biliyorsunuz?

14. IM'de çalışırken otonom voltaj çeviriciye dayalı bir frekans dönüştürücüdeki DC bağlantısındaki bir kapasitörün amacı nedir?

15. Otonom bir voltaj invertörü tarafından çalıştırıldığında ve şebekeden güç verildiğinde IM için (aynı frekans ve yük değerlerinde) ED frekansı için güç faktörünün değerini IM ile karşılaştırın.

16. Vektör kontrolünde hangi koordinat sistemleri kullanılır?

17. Vektör kontrolünde değişkenleri bir koordinat sisteminden diğerine dönüştürmek neden gereklidir?

18. IM manyetik akı sensörleri olmadan vektör kontrolü mümkün müdür?

19. Sistem tristör voltaj regülatörü - - asenkron elektrik motorunun (TRN- - AD sistemi) şemasını çiziniz.

20. TRN'nin kontrol açısındaki bir değişiklikle IM'nin mekanik özellikleri nasıl değişecek?

21. TRN- - AD sisteminde motor mili üzerindeki direnç momenti ne kadar değişebilir? Mekanik özelliklerin grafiklerine izin verilen değerlerinin yaklaşık bir aralığını çizin.

22. Nabız regülasyonu sırasında rotor kan basıncının rotor devresine ek bir direncin dahil edilmesini gösteren bir diyagram çizin.

23. IM'nin hızını düzenlerken ek direncin darbe regülasyonu ile IM'deki enerji kayıpları nasıl değişir?

24. Tristör anahtarlama görev döngüsünün farklı değerlerinde ek bir direncin darbe regülasyonu ile HELL'in mekanik özelliklerinin yaklaşık bir görünümünü çizin.

25. Asenkron valf kaskadının (AVK) çalışma prensibini açıklayın.

26. Sürücünün ilerleme açısı değiştiğinde AVK'nın mekanik özelliklerinin nasıl değişeceğini grafikte gösterin.

27. Direnç momentinin hızdan farklı değişim yasaları olması durumunda frekans değiştiğinde IM statordaki voltaj nasıl değişmelidir?

28. Direnç momenti hıza bağlı değilse, hızın frekans kontrolü ile mekanik özelliklerin yaklaşık bir görünümünü gösterin.

29. Tansiyon hızının frekans regülasyonunda ne tür TFC'lerin kullanıldığını adlandırın. Hangi TFC durumunda, hızı yalnızca küçük değerlerinin olduğu bölgede kontrol etmek mümkündür.

30. Kan basıncının "vektör kontrolünün" anlamı nedir?

33. Stator sargısı bir "yıldız" a bağlı olan üç fazlı 4 kutuplu HELL, aşağıdaki nominal verilere sahiptir: P 2 \u003d 11,2 kW, n \u003d 1500 dak -1, U \u003d 380 V, f \u003d 50 Hz. Motor parametreleri ayarlanır: r=0.66 Ohm;; r 2 ' \u003d 0.38 Ohm, x \u003d 1.14 Ohm, x "2 \u003d 1.71 Ohm, x m \u003d 33,2 Ohm Motor, voltaj ve frekans aynı anda değiştirilerek düzenlenir. Voltajın frekansa oranı sabit tutulur ve oran nominal değerlerine eşittir.

34. M max maksimum momentini ve buna karşılık gelen momenti hesaplayın; 50 ve 30 Hz frekansları için hız w m ah.

35. Stator direncini (r = 0) ihmal ederek 1. adımı tekrarlayın.

ana fikir vektör kontrolü sadece besleme geriliminin büyüklüğünü ve frekansını değil, aynı zamanda fazı da kontrol etmektir. Başka bir deyişle, uzaysal vektörün büyüklüğü ve açısı kontrol edilir. Vektör kontrolü, ile olduğundan daha iyi performansa sahiptir. Vektör kontrolü, skaler kontrolün neredeyse tüm dezavantajlarını ortadan kaldırır.

Vektör kontrolünün avantajları:
• hız kontrolünün yüksek doğruluğu;
• tüm frekans aralığında motorun düzgün çalışması ve düzgün dönüşü;
• yük değişikliklerine hızlı tepki: yük değiştiğinde, hızda neredeyse hiç değişiklik olmaz;
• artırılmış kontrol aralığı ve düzenleme doğruluğu;
• ısıtma ve manyetizasyon kayıpları azalır ve .

Vektör kontrolünün dezavantajları şunları içerir:
• parametreleri ayarlama ihtiyacı;
• sabit yük altında hızda büyük dalgalanmalar;
• büyük hesaplama karmaşıklığı.

Vektör kontrolünün genel fonksiyonel diyagramı

Yüksek performanslı bir AC hız kontrol sisteminin genel blok şeması yukarıdaki şekilde gösterilmiştir. Devre, çeşitli şekillerde uygulanabilen bir değerlendirme ünitesi ile birlikte manyetik akı bağlantısına ve moment kontrol döngülerine dayanmaktadır. Aynı zamanda, harici hız kontrol döngüsü büyük ölçüde birleşiktir ve tork kontrolörleri M * ve manyetik akı bağlantısı Ψ * (akış kontrol ünitesi aracılığıyla) için kontrol sinyalleri üretir. Motor hızı, bir sensör (hız / konum) ile ölçülebilir veya uygulanmasına izin veren bir tahmin edici vasıtasıyla elde edilebilir.

Vektör kontrol yöntemlerinin sınıflandırılması

Yirminci yüzyılın yetmişli yıllarından beri, anı kontrol etmek için birçok yöntem önerildi. Hepsi endüstride yaygın olarak kullanılmamaktadır. Bu nedenle, bu makalede yalnızca en popüler yönetim yöntemleri anlatılmaktadır. Kontrol sistemleri ve sinüzoidal arka EMF için tartışılan tork kontrol yöntemleri sunulmaktadır.

Mevcut tork kontrol yöntemleri çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir.

Çoğu zaman, tork kontrol yöntemleri aşağıdaki gruplara ayrılır:
• doğrusal (PI, PID) kontrolörler;
• doğrusal olmayan (histerezis) kontrolörler.

Kontrol metodu			Hız kontrol aralığı	Hız hatası 3, %	Tork yükselme süresi, ms	Başlangıç ​​torku	Fiyat	Tanım
			1:10 1	5-10	Müsait değil	Kısa	Çok düşük	Yük değişikliklerine yavaş yanıt verir ve küçük bir hız kontrolü aralığına sahiptir, ancak uygulanması kolaydır.
			>1:200 2	0		Yüksek	Yüksek	Motorun ana parametrelerini - tork ve hız - sorunsuz ve hızlı bir şekilde kontrol etmenizi sağlar. Bu yöntemin çalışması için rotorun konumu hakkında bilgi gereklidir.
			>1:200 2	0		Yüksek	Yüksek	ve'nin faydalarını birleştirmek için tasarlanmış hibrit bir yöntem.
			>1:200 2	0		Yüksek	Yüksek	Yüksek dinamiğe ve basit bir devreye sahiptir, ancak çalışmasının karakteristik bir özelliği yüksek akım ve tork dalgalanmalarıdır.
			>1:200 2	0		Yüksek	Yüksek	Diğer yöntemlerden daha düşük bir invertör anahtarlama frekansına sahiptir ve büyük motorları sürerken kayıpları azaltmak için tasarlanmıştır.

Not:

1. Geribesleme yok.
2. Geri bildirim ile.
3. kararlı durumda

Vektör kontrolü arasında en yaygın kullanılanları (FOC - alan yönelimli kontrol) ve (DTC - doğrudan tork kontrolü).

Lineer Tork Regülatörleri

Doğrusal tork regülatörleri, darbe genişlik modülasyonu (PWM) voltajı ile birlikte çalışır. Düzenleyiciler, örnekleme periyodu boyunca ortalaması alınan gerekli stator voltaj vektörünü belirler. Gerilim vektörü son olarak PWM yöntemiyle sentezlenir, çoğu durumda uzay vektörü modülasyonu (SVM) kullanılır. Sinyallerin anlık değerlerle işlendiği doğrusal olmayan tork kontrol şemalarından farklı olarak, lineer tork kontrol şemalarında lineer bir regülatör (PI), bir örnekleme periyodu üzerinden ortalama değerlerle çalışır. Bu nedenle, doğrusal olmayan tork kontrolörleri için örnekleme frekansı 40 kHz'den doğrusal tork kontrol devrelerinde 2-5 kHz'e düşürülebilir.

Alan Odaklı Kontrol

Alan Odaklı Kontrol(POA, İngilizce alan yönelimli kontrol, FOC) - fırçasız bir AC'yi ( , ) bağımsız uyarma ile DC makine olarak kontrol eden bir kontrol yöntemi, yani alan ve ayrı olarak kontrol edilebilir.

1970 yılında Blaschke ve Hasse tarafından önerilen alan yönelimli kontrol, mekanik olarak değiştirilen kontrol ile bir analojiye dayanmaktadır. Bu motorda alan ve armatür sargıları ayrılmıştır, akı bağlantısı alan akımı tarafından kontrol edilir ve tork, akım regülasyonu ile bağımsız olarak kontrol edilir. Böylece akı ve tork akımları elektriksel ve manyetik olarak ayrılır.

Sensörsüz alan odaklı kontrolün genel işlevsel şeması 1

Öte yandan, fırçasız AC motorlar ( , ) çoğunlukla üç fazlı bir stator sargısına sahiptir ve stator akım vektörü I s hem akıyı hem de torku kontrol etmek için kullanılır. Böylece uyarma akımı ve armatür akımı Birleşik stator akım vektörüne dönüştürülür ve ayrı olarak kontrol edilemez. Dekuplaj, stator akım vektörünün I s anlık değerinin iki bileşene ayrıştırılmasıyla matematiksel olarak gerçekleştirilebilir: stator akımı I sd'nin uzunlamasına bileşeni (bir alan oluşturma) ve stator akımının enine bileşeni I sq (bir moment oluşturma) rotor alanı boyunca yönlendirilmiş dönen bir dq koordinat sisteminde (R -FOC - rotor akı yönelimli kontrol) - yukarıdaki şekil. Böylece, fırçasız bir AC motorun kontrolü, kontrol ile aynı hale gelir ve doğrusal bir PI kontrolörü ve uzay vektörü voltaj modülasyonu ile bir PWM invertörü kullanılarak uygulanabilir.

Alan yönelimli kontrolde, tork ve alan, stator akım vektörü bileşenleri kontrol edilerek dolaylı olarak kontrol edilir.

Anlık stator akımları, aynı zamanda rotor konumu bilgisini de gerektiren αβ/dq Park dönüşümü kullanılarak bir dq dönen çerçeveye dönüştürülür. Alan, uzunlamasına akım bileşeni I sd aracılığıyla kontrol edilirken, tork, enine akım bileşeni I sq aracılığıyla kontrol edilir. Bir koordinat dönüşümü matematik modülü olan Ters Park Dönüşümü (dq/αβ), voltaj vektörü referans bileşenlerini V sα * ve V sβ * hesaplar.

Rotor konumunu belirlemek için, elektrik motoruna monte edilmiş bir rotor konum sensörü veya kontrol sisteminde uygulanan sensörsüz bir kontrol algoritması kullanılır; bu, kontrol sisteminde mevcut verilere dayanarak rotor konumu hakkında gerçek zamanlı bilgi hesaplar.

Stator alanı boyunca yönlendirilmiş dikdörtgen bir koordinat sisteminde çalışan tork kontrolü ve geri besleme akı bağlantısı ile uzay vektör modülasyonu ile doğrudan tork kontrolünün bir blok şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Tork ve akı bağlantısının PI kontrolörlerinin çıkışları, stator alanı boyunca yönlendirilen dq koordinat sisteminde stator geriliminin V ψ * ve V M * referans bileşenleri olarak yorumlanır (İngiliz stator akı yönelimli kontrol, S-FOC). Bu komutlar (sabit voltajlar) daha sonra sabit bir koordinat sistemine αβ dönüştürülür, ardından V sα * ve V sβ * kontrol değerleri uzay vektörü modülasyon modülüne beslenir.

Uzay vektör voltaj modülasyonu ile doğrudan tork kontrolünün fonksiyonel diyagramı

Lütfen bu devrenin, akım kontrol döngüsü olmayan basitleştirilmiş bir stator alan odaklı kontrol (S-FOC) veya anahtarlama tablosunun bulunduğu klasik bir devre (PUM-TV, İngiliz anahtar tablosu DTC, ST DTC) olarak kabul edilebileceğini unutmayın. modülatör (PVM) ile değiştirilir ve histerezis torku ve akı kontrolörleri lineer PI kontrolörleri ile değiştirilir.

Bir Uzay Vektör Modülasyonu Doğrudan Tork Kontrolü (SVM-SVM) şemasında, tork ve akı bağlantısı doğrudan kapalı bir döngüde kontrol edilir, bu nedenle motor akı ve torkunun doğru bir tahmini gereklidir. Klasik histerezis algoritmasının aksine sabit bir anahtarlama frekansında çalışır. Bu, kontrol sisteminin performansını önemli ölçüde artırır: tork ve akı dalgalanmalarını azaltır, motoru güvenle çalıştırmanıza ve düşük hızlarda çalışmanıza olanak tanır. Ancak bu, sürücünün dinamik performansını azaltır.

Doğrusal Olmayan Tork Kontrolörleri

Sunulan tork kontrolörleri grubu, temeli oluşturan bir DC kollektör motoruna benzetilerek koordinat dönüşümü ve kontrolü fikrinden yola çıkar. Doğrusal olmayan kontrolörler, invertör yarı iletken cihazların çalışma ideolojisine (açma-kapama) karşılık gelen ayrı kontrolü sürekli (histerezis) kontrol ile değiştirmeyi teklif eder.

Alan odaklı kontrol ile karşılaştırıldığında, doğrudan tork kontrol şemaları aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Avantajlar:
• basit kontrol şeması;
• akım döngüsü ve doğru akım regülasyonu yoktur;
• koordinat dönüşümü gerekmez;
• ayrı bir voltaj modülasyonu yoktur;
• konum sensörü gerekli değildir;
• iyi dinamikler.

Kusurlar:
• stator manyetik akı bağlantı vektörünün ve torkunun doğru bir tahmini gereklidir;
• doğrusal olmayan (histerezis) bir kontrolör ve anahtarların değişken bir anahtarlama frekansı nedeniyle güçlü tork ve akım dalgalanmaları;
• Değişken anahtarlama frekansı nedeniyle geniş spektrumlu gürültü.

Doğrudan tork kontrolü

Dahil etme tablosu ile doğrudan tork kontrol yöntemi ilk olarak Takahashi ve Noguchi tarafından Eylül 1984'te sunulan bir IEEJ belgesinde ve daha sonra Eylül 1986'da yayınlanan bir IEEE belgesinde açıklanmıştır. Klasik doğrudan tork kontrolü (DTC) yönteminin şeması, alan kontrol yönteminden () çok daha basittir, çünkü koordinat sistemlerinin dönüştürülmesini ve rotorun konumunun ölçülmesini gerektirmez. Doğrudan tork kontrol yönteminin şeması (aşağıdaki şekil), stator torku ve akı bağlantı tahmincisi, histerezis torku ve akı bağlantı karşılaştırıcıları, anahtarlama tablosu ve invertörü içerir.

Yöntem ilkesi doğrudan tork kontrolü hem torkun hem de stator akı bağlantısının aynı anda kontrolü için voltaj vektörünü seçmektir. Ölçülen stator akımları ve inverter voltajı, akı bağlantısını ve torku değerlendirmek için kullanılır. Stator akı bağlantısının ve torkunun tahmini değerleri, bir histerezis karşılaştırıcı vasıtasıyla sırasıyla stator akı bağlantısının ψ s * ve motor torkunun M * kontrol sinyalleriyle karşılaştırılır. Gerekli motor kontrol voltajı vektörü, histerezis karşılaştırıcılar tarafından üretilen sayısallaştırılmış akı bağlantı hataları d Ψ ve tork d M temel alınarak ve ayrıca açısal konumuna göre elde edilen stator akı vektörünün konum sektörüne göre dahil edilen tablodan seçilir. . Böylece, inverterin güç anahtarlarını kontrol etmek için S A , S B ve SC darbeleri tablodan bir vektör seçilerek üretilir.

Hız sensörlü anahtarlama tablosuna sahip klasik doğrudan tork kontrol devresi

Başlangıç, aşırı yük koşulları, çok düşük hızda çalışma, azaltılmış tork dalgalanması, değişken anahtarlama frekansı çalışması ve azaltılmış gürültü seviyelerini iyileştirmek için klasik devrenin birçok varyasyonu mevcuttur.

Klasik doğrudan tork kontrolünün dezavantajı, kararlı durumda bile yüksek akım dalgalanmalarının varlığıdır. Sorun, inverterin çalışma frekansının 40kHz'in üzerine çıkarılmasıyla ortadan kaldırılır, bu da kontrol sisteminin toplam maliyetini artırır.

Doğrudan öz yönetim

Doğrudan öz-yönetim yöntemi için bir patent başvurusu Ekim 1984'te Depenbrock tarafından yapılmıştır. Doğrudan kendi kendine yönetimin blok şeması aşağıda gösterilmiştir.

Stator akı komutları ψ s * ve akım fazı bileşenleri ψ sA , ψ sB ve ψ sC , akı karşılaştırıcıları aktif voltaj durumlarına (V 1 ila V 6) karşılık gelen dijital sinyaller d A , d B ve d C üretir . Histerezis tork kontrolörü, sıfır durumlarını belirleyen bir d M çıkış sinyaline sahiptir. Böylece, stator akı kontrolörü, stator akı vektörünü belirli bir yörünge boyunca hareket ettiren aktif voltaj durumlarının zaman aralığını ayarlar ve tork denetleyicisi, histerezis tarafından tanımlanan bir tolerans alanında elektrik motoru torkunu koruyan sıfır voltaj durumlarının zaman aralığını belirler. .

Doğrudan özyönetim şeması

Doğrudan özyönetim planının karakteristik özellikleri şunlardır:
• akı bağlantısının ve stator akımının sinüzoidal olmayan biçimleri;
• stator akı vektörü altıgen bir yol boyunca hareket eder;
• besleme gerilimi için marj yoktur, invertörün yetenekleri tam olarak kullanılır;
• inverter anahtarlama frekansı, anahtarlama tablosu ile doğrudan tork kontrolünden daha düşüktür;
• sabit ve zayıf alan aralıklarında mükemmel dinamikler.

Doğrudan kontrol yönteminin çalışmasının, %14'lük bir akış histerezis genişliğine sahip devre kullanılarak yeniden üretilebileceğini unutmayın.

En son istatistiklere göre, dünyada üretilen tüm elektriğin yaklaşık %70'i elektrikli bir sürücü tüketiyor. Ve bu oran her yıl artıyor.

Elektrik motorunu kontrol etmek için doğru seçilmiş bir yöntemle, elektrik makinesinin şaftında maksimum verim, maksimum tork elde etmek mümkündür ve aynı zamanda mekanizmanın genel performansı artacaktır. Verimli çalışan elektrik motorları minimum elektrik tüketir ve maksimum verim sağlar.

Bir frekans konvertörü tarafından çalıştırılan elektrik motorları için verimlilik, büyük ölçüde elektrikli makineyi kontrol etmek için seçilen yönteme bağlı olacaktır. Mühendisleri ve tasarımcıları ancak her yöntemin esasını anlayarak her kontrol yönteminden en iyi performansı elde edebilirler.
İçerik:

Kontrol yöntemleri

Otomasyon alanında çalışan, ancak elektrikli tahrik sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulanmasıyla yakından ilgilenmeyen birçok kişi, bir elektrik motorunun kontrolünün, bir kontrol panelinden veya bir PC'den bir arayüz kullanılarak girilen bir dizi komuttan oluştuğuna inanmaktadır. Evet, otomatik bir sistemi kontrol etmenin genel hiyerarşisi açısından bu doğrudur, ancak elektrik motorunun kendisini kontrol etmenin hala yolları vardır. Tüm sistemin performansı üzerinde maksimum etkiye sahip olacak olan bu yöntemlerdir.

Bir frekans dönüştürücüye bağlı asenkron motorlar için dört temel kontrol yöntemi vardır:

• U / f - hertz başına volt;
• Enkoderli U/f;
• Açık döngü vektör kontrolü;
• Kapalı çevrim vektör kontrolü;

Dört yöntemin tümü, analog bir sinyal oluşturmak için darbe genişliğini değiştirerek sabit bir sinyalin genişliğini değiştiren PWM darbe genişlik modülasyonunu kullanır.

Darbe genişlik modülasyonu, sabit bir DC bara gerilimi kullanılarak frekans dönüştürücüye uygulanır. hızlı bir şekilde açıp kapatarak (daha doğrusu anahtarlayarak) çıkış darbeleri üretir. Bu darbelerin genişliği değiştirilerek, çıkışta istenen frekansta bir "sinüs dalgası" elde edilir. Transistörlerin çıkış voltajının biçimi darbeli olsa bile, elektrik motoru akımın şeklini etkileyen bir endüktansa sahip olduğundan, akım yine de sinüzoid şeklinde elde edilir. Tüm kontrol yöntemleri PWM modülasyonuna dayanmaktadır. Kontrol yöntemleri arasındaki fark, yalnızca motora uygulanan voltajın hesaplanması yöntemindedir.

Bu durumda, taşıyıcı frekansı (kırmızı ile gösterilmiştir) transistörlerin maksimum anahtarlama frekansını temsil eder. Eviriciler için taşıyıcı frekansı genellikle 2 kHz - 15 kHz aralığındadır. Frekans referansı (mavi renkle gösterilmiştir) çıkış frekansı referans sinyalidir. Konvansiyonel tahrik sistemlerinde geçerli olan invertörler için kural olarak 0 Hz - 60 Hz aralığında yer alır. İki frekansın sinyalleri üst üste bindirildiğinde, elektrik motoruna güç sağlayan bir transistör açma sinyali (siyah olarak gösterilir) verilir.

V/F kontrol yöntemi

En yaygın olarak V/F olarak adlandırılan hertz başına volt kontrolü, düzenlemenin belki de en kolay yoludur. Basitliği ve işletim için gereken minimum parametre sayısı nedeniyle genellikle basit elektrikli tahrik sistemlerinde kullanılır. Bu kontrol yöntemi, bir enkoderin zorunlu kurulumunu ve frekans kontrollü bir elektrikli sürücü için zorunlu ayarları gerektirmez (ancak önerilir). Bu, yardımcı ekipman (sensörler, geri besleme kabloları, röleler, vb.) için daha düşük maliyetlerle sonuçlanır. U / F kontrolü, yüksek frekanslı ekipmanlarda oldukça sık kullanılır, örneğin, CNC makinelerinde iş mili dönüşünü sürmek için sıklıkla kullanılır.

Sabit tork modeli, aynı U/F oranında tüm hız aralığında sabit bir torka sahiptir. Değişken tork oranlı model, düşük hızlarda daha düşük besleme voltajına sahiptir. Bu, elektrikli makinenin doymasını önlemek için gereklidir.

V/F, tek bir frekans dönüştürücüden birden fazla sürücünün kontrolüne izin veren bir endüksiyon motorunun hızını kontrol etmenin tek yoludur. Buna göre tüm makineler aynı anda başlar ve durur ve aynı frekansta çalışır.

Ancak bu kontrol yönteminin birkaç sınırlaması vardır. Örneğin, bir kodlayıcı olmadan V/F kontrol yöntemini kullanırken, bir endüksiyon makinesinin milinin döndüğüne dair kesinlikle bir kesinlik yoktur. Ayrıca 3 Hz frekansında elektrikli makinenin başlangıç ​​torku %150 ile sınırlandırılmıştır. Evet, sınırlı tork mevcut ekipmanların çoğu için fazlasıyla yeterli. Örneğin, neredeyse tüm fanlar ve pompalar bir V/F kontrol yöntemi kullanır.

Bu yöntem, daha gevşek spesifikasyonu nedeniyle nispeten basittir. Hız kontrolü tipik olarak maksimum çıkış frekansının %2 - %3 aralığındadır. Hız yanıtı, 3 Hz'in üzerindeki frekanslar için hesaplanır. Frekans dönüştürücünün tepki hızı, referans frekansındaki bir değişikliğe tepkisinin hızı ile belirlenir. Tepki hızı ne kadar yüksek olursa, sürücünün hız referansındaki bir değişikliğe tepkisi o kadar hızlı olur.

V/F yöntemini kullanırken hız kontrol aralığı 1:40'tır. Bu oranı elektrikli sürücünün maksimum çalışma frekansıyla çarparak, elektrikli makinenin çalışabileceği minimum frekansın değerini elde ederiz. Örneğin, maksimum frekans 60 Hz ve aralık 1:40 ise, minimum frekans 1,5 Hz'dir.

U/F modeli, değişken frekanslı bir sürücünün çalışması sırasında frekans ve voltaj oranını belirler. Ona göre, dönme hızını (elektrik motorunun frekansı) ayarlamak için kullanılan eğri, frekans değerine ek olarak, elektrik makinesinin terminallerine sağlanan voltaj değerini belirleyecektir.

Operatörler ve teknisyenler, modern bir frekans dönüştürücüde tek bir parametre ile istenen V/F kontrol modelini seçebilir. Önceden ayarlanmış şablonlar, belirli uygulamalar için zaten optimize edilmiştir. Belirli bir değişken frekanslı sürücü veya elektrik motoru sistemi için optimize edilecek kendi şablonlarınızı oluşturma fırsatları da vardır.

Fanlar veya pompalar gibi cihazlar, dönme hızlarına bağlı olarak bir yük torkuna sahiptir. V/F modelinin değişken torku (yukarıdaki şekil) ayar hatalarını önler ve verimliliği artırır. Bu düzenleme modeli, elektrik makinesindeki voltajı azaltarak düşük frekanslarda mıknatıslanma akımlarını azaltır.

Konveyörler, ekstrüderler ve diğer ekipmanlar gibi sabit torklu makineler, sabit tork kontrol yöntemini kullanır. Sabit bir yükte, tüm hızlarda tam mıknatıslama akımı gereklidir. Buna göre, karakteristik, tüm hız aralığında doğrudan bir eğime sahiptir.

Enkoderli U/F kontrol yöntemi

Hız kontrolünün doğruluğunu iyileştirmek gerekirse, kontrol sistemine bir kodlayıcı eklenir. Bir kodlayıcı kullanarak hız geri beslemesinin sunulması, düzenlemenin doğruluğunu %0,03'e kadar artırmanıza olanak tanır. Çıkış voltajı yine de ayarlanan V/F modeli tarafından belirlenecektir.

Bu kontrol yöntemi, standart V/F işlevlerine kıyasla sunduğu avantajlar asgari düzeyde olduğundan yaygın olarak kullanılmamıştır. Başlangıç ​​torku, tepki hızı ve hız kontrol aralığı standart V/F ile aynıdır. Ek olarak, çalışma frekanslarındaki bir artışla, sınırlı sayıda devire sahip olduğu için kodlayıcının çalışmasında sorunlar ortaya çıkabilir.

Açık Döngü Vektör Kontrolü

Açık Çevrim Vektör Kontrolü (VU), bir elektrikli makinenin daha geniş ve daha dinamik hız kontrolü için kullanılır. Bir frekans dönüştürücüden başlatıldığında, motorlar yalnızca 0,3 Hz'lik bir frekansta nominal torkun %200'ü kadar bir başlatma torku geliştirebilir. Bu, vektör kontrollü asenkron bir elektrikli sürücünün kullanılabileceği mekanizmaların listesini büyük ölçüde genişletir. Bu yöntem aynı zamanda makine torkunu dört kadranda da kontrol etmenizi sağlar.

Tork motor tarafından sınırlandırılır. Bu, ekipmana, makinelere veya ürünlere zarar gelmesini önlemek için gereklidir. Momentlerin değeri, elektrik makinesinin dönme yönüne (ileri veya geri) ve elektrik motorunun uygulayıp uygulamadığına bağlı olarak dört farklı çeyreğe ayrılır. Limitler, her bir kadran için ayrı ayrı ayarlanabilir veya kullanıcı, frekans dönüştürücüdeki toplam torku ayarlayabilir.

Asenkron makinenin motor modu, rotorun manyetik alanının statorun manyetik alanının gerisinde kalması sağlanacaktır. Rotor manyetik alanı stator manyetik alanını geçmeye başlarsa, makine enerji geri dönüşü ile rejeneratif frenleme moduna girecek, yani asenkron motor jeneratör moduna geçecektir.

Örneğin, bir şişe kapatma makinesi, şişe kapağının aşırı sıkılmasını önlemek için 1. çeyrekte (pozitif torkla ileri) bir tork limiti kullanabilir. Mekanizma ileriye doğru hareket eder ve kapağı şişeye vidalamak için pozitif tork kullanır. Öte yandan, karşı ağırlığı boş bir kabinden daha ağır olan bir asansör gibi bir cihaz, kadran 2'yi (ters dönüş ve pozitif tork) kullanacaktır. Araba en üst kata çıkarsa, tork hızın tersi olacaktır. Bu, kabinden daha ağır olduğu için kaldırma hızını sınırlamak ve karşı ağırlığın serbest düşmesini önlemek için gereklidir.

Bu inverterlerdeki akım geri beslemesi, akım arttıkça tork da arttığından motorun torku ve akımı üzerinde limitler belirlemenizi sağlar. Mekanizma daha fazla tork gerektiriyorsa inverterin çıkış voltajı artabilir veya sınıra ulaşılırsa düşebilir. Bu, asenkron bir makinenin vektör kontrol ilkesini U/F ilkesinden daha esnek ve dinamik hale getirir.

Ayrıca açık döngü vektör kontrollü frekans dönüştürücüler daha hızlı bir hız tepkisine sahiptir - 10 Hz, bu da onu şok yüklü mekanizmalarda kullanmayı mümkün kılar. Örneğin kaya kırıcılarda yük sürekli değişir ve işlenen kayanın hacmine ve boyutlarına bağlıdır.

V/F kontrol modelinden farklı olarak vektör kontrolü, motorun maksimum etkin çalışma voltajını belirlemek için bir vektör algoritması kullanır.

VU vektör kontrolü, motor akımında geri besleme bulunması nedeniyle bu sorunu çözer. Kural olarak, akım geri beslemesi, frekans dönüştürücünün kendisinin dahili akım trafoları tarafından üretilir. Frekans dönüştürücü, alınan akım değerine göre elektrikli makinenin torkunu ve akısını hesaplar. Temel motor akım vektörü matematiksel olarak mıknatıslama akım vektörü (I d) ve tork vektörü (I q) olarak ikiye ayrılır.

Elektrik makinesinin verilerini ve parametrelerini kullanarak evirici, mıknatıslama akımının (I d) ve torkun (I q) vektörlerini hesaplar. Maksimum performans elde etmek için, frekans dönüştürücü I d ve I q'yi 90 0 ile ayırmalıdır. Bu önemlidir çünkü sin 90 0 = 1 ve 1 değeri maksimum tork değerini temsil eder.

Genel olarak, bir endüksiyon motorunun vektör kontrolü, daha sıkı kontrol sağlar. Hız kontrolü, maksimum frekansın yaklaşık ±%0,2'sidir ve kontrol aralığı 1:200'e ulaşır, bu da torku düşük hızlarda tutmanıza olanak tanır.

Vektör geri besleme kontrolü

Kapalı çevrim vektör kontrolü, açık çevrim VU ile aynı kontrol algoritmasını kullanır. Temel fark, değişken frekanslı sürücünün 0 rpm'de %200 başlangıç ​​torku geliştirmesine izin veren bir kodlayıcının varlığıdır. Bu öğe, yükün batmasını önlemek için asansörleri, vinçleri ve diğer kaldırma makinelerini çalıştırırken bir başlangıç ​​anı oluşturmak için gereklidir.

Bir hız geri besleme sensörünün varlığı, sistemin yanıt süresini 50 Hz'den fazla artırmanıza ve hız kontrol aralığını 1: 1500'e kadar genişletmenize olanak tanır. Ayrıca, geri bildirimin varlığı, elektrikli makinenin hızını değil, anı kontrol etmenizi sağlar. Bazı mekanizmalarda, büyük önem taşıyan anın değeridir. Örneğin, sarma makinesi, engelleme mekanizmaları ve diğerleri. Bu tür cihazlarda makinenin momentini ayarlamak gerekir.

Vektör ve skaler frekans arasındaki teknik farklar

dönüştürücüler

Soru: Piyasada vektör ve skaler frekans dönüştürücüler var ve

vektör önemli ölçüde daha pahalıdır. Aralarındaki teknik farklar nelerdir?

Soru, tek heceli bir şekilde cevaplanacak kadar basit değil. Şartlar kendileri

"vektör" ve "skaler", karakteristikle ilgili olarak yanlıştır

frekans dönüştürücüler Esasen değişkenin parametresinden bahsettiğimiz için

geçerliyse, "skaler" teriminin kullanımı genellikle kabul edilemez. İlköğretim kursundan

fizikçiler skaler bir niceliğin böyle bir nicelik olduğunun çok iyi farkındadırlar, her bir değerhangi (bir vektörün aksine) tek bir (gerçek) sayı ile ifade edilebilir,

bunun bir sonucu olarak bir skalerin değer kümesi doğrusal bir ölçekte gösterilebilir (ölçek- dolayısıyla adı). Uzunluk, alan, zaman, sıcaklık vb. skaler büyüklüklerdir.Vektör miktarları veya vektörler, sahip ve sayısal olan miktarlardır.

anlam ve yön. Bu bağlamda, frekans dönüştürücülerin skalere bölünmesi

ve vektör prensipte yanlıştır ve ticaret yöneticilerinin arzusunu yansıtır

şirketler, iddiaya göre dönüştürücü türlerinden biri için daha yüksek fiyatları haklı gösterecekbaşkalarından üstünlüğe sahip olmak.

İşin teknik yönüne gelince, şu şekildedir.

Motor milindeki torku düzeltmenin ana yolu

gücünde bir değişikliğe yol açan stator sargılarının akımının frekansı ve büyüklüğündeki değişiklik

dönen manyetik alan. Çoğu frekans dönüştürücü bu şekilde tasarlanmıştır

kullanıcının hafta sonu özelliklerini ayarlamasına izin verecek şekilde

belirli bir ekipman türü için elektrik parametreleri. Örneğin, bağlı olarak

tahrik edilen ekipmanın atalet momentinin büyüklüğü verilebilir

dönüştürücü çıkış akımı karakteristiği doğrusal, parabolik veyahiperbolik görünüm.

Bu nedenle, ağır bir kütleyi tahrikli bir araç üzerinde hareket ettirmek gerekirse

konveyör, çıkış akımı karakteristiğine hiperbolik bir form verilmelidir. Su pompaları ve fanlar tercihen parabolik bir hat boyunca sürülmelidir.

eğri, enerji tasarrufu sağlar. Hemen hemen tüm algoritmalar bu algoritmaya göre çalışır.

Yanlış olarak "skaler" olarak adlandırılan frekans dönüştürücüler, daha doğru bir adı "ön ayarlı frekans ve çıkış akımına sahip frekans dönüştürücüler" olacaktır.

Motor milindeki torku arttırmanın bir başka etkili yolu da

vektörü ve katları birden fazla olan çıkış akımının 3. harmoniğinin kullanımı

yüksek harmonikler, temel harmoniğin akım vektörüyle aynı yönde döner (50

Hz), yani doğrudan bir diziye sahiptir. Diğerleri ters yönde döner

ve ters sıradadır. Aşağıdaki formülle hesaplanan toplam nötr akım:

çıkış akımı parametrelerinin kontrolü, yani:

1)Çıkış akımı ön ayarlı dönüştürücüler.

Her ikisi de geri beslemeli çoğu genel endüstriyel sürücüde kullanılır

pompa sürücüleri de dahil olmak üzere, onunla veya onsuz proses parametresi kontrolü,

fanlar, konveyörler, konveyörler, ekstrüderler, tekli veçok motorlu sistemler

2)Dinamik çıkış akımı ayarlı dönüştürücüler. Yüksek hassasiyetli teknolojik araçların tek motorlu tahriklerinde kullanılır

teçhizat. Motor rotorunun konumunu kontrol etmek için geri beslemeli ve onsuz olabilirler. Dönme hızının düzenlenmesinin doğruluğu ve derinliği açısından, birinci tip dönüştürücülerden biraz daha üstündürler, ancak servo sürücülerden önemli ölçüde daha düşüktürler.

Bir bütün olarak soruna gelince, belirli sorunları çözmek için akılda tutulmalıdır.kontrollü bir tahrik alanında, uygun elektrik motorları kendi başlarına kullanılır

kontrol sistemleri - kontrolörlü step motorlar, kontrolörlü servo motorlar,

Kontrolörlü ve son olarak asenkron ve senkron DC motorlar

frekans dönüştürücülü elektrik motorları. Evrensel bir sürücü oluşturma girişimleri

sürücüler arasındaki tasarım farklılıkları nedeniyle, açıkça başarısızlığa mahkumdur.

çok büyükler ve sürücüler tarafından çözülen görevler basitçe karşılaştırılamaz. oluşturulamıyorasenkron motordan bir servo motordan ve yerleşik olsa bile senkron step motordanelli kutbu vardır.

Ne yapalım? Ustaca olan her şey basittir - sürücüyü doğru şekilde tasarlamak yeterlidir

en elverişsiz frekans aralığında şaft üzerinde gerekli torku dikkate alarak

döndürme ve teknolojik parametrenin kontrolünü çoğu skaler dönüştürücüde bulunan PID denetleyicisine emanet edin. makale yazarı

en modern sözde. "skaler" dönüştürücüler.