Частотно-регулируемые приводы управляют асинхронными двигателями переменного тока с помощью одной из нескольких схем управления. Скалярное управление (также называемое В/Гц или управление V/f) изменяет как напряжение, так и частоту питания, подаваемого на двигатель, для поддержания фиксированного соотношения между ними. Это поддерживает напряженность магнитного поля на постоянном уровне, так что создание крутящего момента остается стабильным. Скалярное управление — это простой и недорогой метод управления, но он не позволяет точно регулировать частоту вращения двигателя.
Управление векторами (также называемое управление, ориентированное на поле, или FOC) независимо управляет намагничивающими и создающими крутящий момент компонентами тока статора для управления как частотой вращения двигателя, так и крутящим моментом.
Другой метод управления, известный как прямое регулирование крутящего момента (DTC), аналогичен управлению, ориентированному на поле, в том смысле, что он разделяет крутящий момент и поток и управляет ими независимо. Но DTC контролирует крутящий момент двигателя непосредственно, без модулятора, поэтому отклик на крутящий момент происходит намного быстрее.
Прямое регулирование крутящего момента использует два контура управления — контур регулирования скорости и контур регулирования крутящего момента, — которые работают вместе, наряду с усовершенствованной моделью двигателя, для точного прогнозирования потока статора и крутящего момента двигателя. Вот как это работает:
1 – Измеряются два фазных тока двигателя и напряжение шины постоянного тока, а также положения переключателей инвертора. (Напряжение двигателя определяется по напряжению шины постоянного тока и положению переключателей инвертора.)
2 – Ток и напряжение двигателя подаются на модель двигателя, которая использует передовые математические алгоритмы для получения точных значений магнитного потока статора и крутящего момента двигателя, а также частоты вращения вала каждые 25 мкс (в некоторых приводах скорость достигает 12,5 мкс).
3 – Фактические значения крутящего момента и потока передаются в компараторы крутящего момента и потока, которые сравнивают их с эталонными значениями крутящего момента и потока, предоставляемыми контуром регулирования скорости (см. #6).
Цель компараторов состоит в том, чтобы удерживать величины векторов крутящего момента и потока в пределах узкой полосы гистерезиса вокруг эталонных значений. Это основной фактор, определяющий способность DTC обеспечивать быструю реакцию на крутящий момент без превышения допустимого значения.
4 – Сигналы состояния крутящего момента и потока подаются на селектор оптимальных импульсов.
5 – Селектор оптимальных импульсов выбирает оптимальный вектор напряжения из справочной таблицы и, основываясь на этом, посылает импульсы на полупроводниковые коммутационные устройства инвертора для поддержания или изменения крутящего момента двигателя по мере необходимости.
Таблица поиска предоставляет оптимальный вектор напряжения на основе трех параметров: необходимо ли увеличивать или уменьшать крутящий момент и поток статора (или, для крутящего момента, поддерживать постоянным), и в каком секторе (сегменте 60 градусов) плоскости пространственного вектора находится поток статора.
Полупроводниковая коммутация в инверторе снова определяет напряжение и ток двигателя, которые определяют крутящий момент и поток двигателя, тем самым замыкая контур управления.
6 – Контур регулирования скорости содержит регулятор скорости (который состоит из ПИД-регулятора и компенсатора ускорения), регулятор заданного крутящего момента и регулятор заданного потока.
Выходной сигнал регулятора скорости подается на регулятор опорного крутящего момента, выход которого является внутренним опорным значением для компаратора крутящего момента в контуре управления крутящим моментом.
Контроллер опорного потока определяет абсолютное значение потока статора и предоставляет его в качестве внутреннего значения для компаратора потока в контуре управления крутящим моментом. Опорный контроллер flux также используется для управления потоком и его модификации для включения функций инвертора, таких как оптимизация энергопотребления и торможение потока.
При сравнении прямого регулирования крутящего момента с управлением, ориентированным на поле, которое также позволяет жестко контролировать частоту вращения двигателя и крутящий момент, выделяются два основных отличия. Во—первых, прямое регулирование крутящего момента осуществляется без датчиков — энкодеры скорости или положения не требуются. Для этого требуется только измерение напряжения и тока. Это снижает затраты и повышает надежность.
Второе отличие заключается в том, что для прямого управления крутящим моментом не требуется модулятор (широтно-импульсный модулятор или ШИМ), поэтому время обработки сокращается в 10 раз, что улучшает отклик на крутящий момент, обычно до менее чем 2 мс. Это означает, что крутящий момент и скорость можно точно регулировать даже на низких оборотах, а полный пусковой момент доступен вплоть до нулевой скорости.
Полупроводниковая коммутация в инверторе снова определяет напряжение и ток двигателя, которые определяют крутящий момент и поток двигателя, тем самым замыкая контур управления.
Полупроводниковая коммутация в инверторе снова определяет напряжение и ток двигателя, которые определяют крутящий момент и поток двигателя, тем самым замыкая контур управления.
Полупроводниковая коммутация в инверторе снова определяет напряжение и ток двигателя, которые определяют крутящий момент и поток двигателя, тем самым замыкая контур управления.
Полупроводниковая коммутация в инверторе снова определяет напряжение и ток двигателя, которые определяют крутящий момент и поток двигателя, тем самым замыкая контур управления.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии