600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Часто задаваемые вопросы: Когда полезно векторное управление с замкнутым и разомкнутым контурами?

Преобразователи частоты

Vector Control

Приводы переменного тока исторически управлялись скалярным методом, известным как вольт на герц (В/ Гц), при котором привод поддерживает постоянное отношение напряжения к частоте для поддержания стабильного крутящего момента. Однако схема управления В/Гц не позволяет жестко регулировать скорость и ограничена в ее способности создавать крутящий момент на низких скоростях. Векторное управление, с другой стороны, позволяет более точно регулировать частоту вращения или крутящий момент и быстро завоевывает популярность по сравнению с управлением частотой вращения в / Гц во всех областях применения двигателей переменного тока, кроме самых простых.

Основная предпосылка векторного управления, также называемого полевым управлением (FOC), заключается в преобразовании трехфазной системы, зависящей от времени и скорости, в двухкоординатную (d и q), инвариантную во времени систему. Он делает это математически с помощью преобразования aClarke и преобразования aPark.

Двигатели переменного тока имеют только обмотки статора (ток в роторе индуцируется электромагнитно, отсюда и термин асинхронный двигатель), но ток статора состоит из двух составляющих: тока намагничивания (d) и тока, создающего крутящий момент (q). Ток намагничивания отстает от напряжения на 90 градусов, и ток, создающий крутящий момент, находится в фазе с напряжением. Распознавая эту взаимосвязь, векторный привод способен независимо управлять двумя токами, во многом аналогично работе двигателя постоянного тока. Разделение крутящего момента и токов намагничивания позволяет независимо регулировать крутящий момент.

Когда энкодер используется совместно с векторным приводом для обеспечения обратной связи по положению вала, система называется замкнутой. Информация о положении вала позволяет контроллеру определить, является ли выходной крутящий момент неправильным. То есть, если вал выходит за пределы желаемого положения, то прикладывается слишком большой крутящий момент, и наоборот. В зависимости от положения вала напряжение можно регулировать для увеличения или уменьшения крутящего момента, независимо от частоты вращения двигателя.

Векторное управление без энкодера, часто называемое векторным управлением с разомкнутым контуром, позволяет избежать необходимости в устройстве обратной связи за счет использования математической модели рабочих параметров двигателя. Вместо того чтобы использовать датчик положения вала для контроля положения, контроллер отслеживает ток и напряжение от двигателя. Он сравнивает эти значения с моделью, а затем вносит поправки на ошибки в подаваемый ток, что, в свою очередь, регулирует крутящий момент. Таким образом, векторное управление с разомкнутым контуром требует очень точной модели двигателя.

В этом контексте термин “разомкнутый контур” является неправильным. Система на самом деле является замкнутой, но информация об обратной связи поступает из самого VFD, а не от внешнего энкодера. Поэтому векторные приводы с разомкнутым контуром также называют “бессенсорными” векторными приводами.

Векторное управление с разомкнутым контуром обеспечивает более жесткое регулирование скорости, более высокий пусковой момент и более высокий крутящий момент на низких оборотах, чем простое управление частотой вращения в / Гц, и делает это без значительных затрат.Недостатком векторного управления с разомкнутым контуром является то, что при нем трудно контролировать ток (и, следовательно, регулировать крутящий момент) при очень низких оборотах двигателя. По этой причине управление с разомкнутым контуром не рекомендуется для применений, требующих удержания нагрузки в неподвижном состоянии. Однако он может выдавать 100% номинального крутящего момента при частоте вращения примерно до 8 Гц, поэтому его достаточно для большинства применений, требующих высокого крутящего момента на низких скоростях.

Наиболее значительным преимуществом векторного управления с замкнутым контуром является то, что оно позволяет создавать до 200 процентов номинального крутящего момента двигателя при 0 оборотах в минуту. Это особенно полезно в приложениях, требующих удержания груза в неподвижном состоянии, таких как краны и подъемники. Векторное управление с замкнутым контуром также очень похоже на сервоуправление, поскольку датчик положения вала может обеспечить точную обратную связь по перемещению.

Векторное управление с замкнутым контуром требуется в процессах, где следует избегать накопления ошибок, таких как веб-приложения в полиграфической и конвертационной промышленности.

Автор изображения: Rockwell Automation