Kontrolli i motorit vektor. Dallimet teknike midis konvertuesve vektorial dhe skalar

Kontrolli i vektorit

Kontrolli i vektoritështë një metodë për kontrollin e motorëve sinkron dhe asinkron, jo vetëm duke gjeneruar rryma harmonike (tensione) të fazave (kontroll skalar), por gjithashtu siguron kontrollin e fluksit të rotorit. Zbatimet e para të parimit të kontrollit të vektorit dhe algoritmeve të saktësisë së rritur kërkojnë përdorimin e sensorëve të pozicionit (shpejtësisë) të rotorit.

Në përgjithësi, nën " kontrolli i vektorit"kuptohet ndërveprimi i pajisjes së kontrollit me të ashtuquajturin "vektor hapësinor", i cili rrotullohet me frekuencën e fushës motorike.

Aparatura matematikore e kontrollit të vektorit

Fondacioni Wikimedia. 2010.

Shihni se çfarë është "Kontrolli i vektorit" në fjalorë të tjerë:

Gjurmimi i letrës me të. Vektorregelung. Një metodë për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit dhe / ose çift rrotullues të një motori elektrik duke përdorur veprimin e një konverteri elektrik të makinës në përbërësit vektorë të rrymës së statorit të një motori elektrik. Në literaturën në gjuhën ruse në ... Wikipedia

Zgjidhja e problemit të kontrollit optimal të teorisë matematikore, në të cilën veprimi i kontrollit u = u (t) është formuar në formën e një funksioni të kohës (kështu supozohet se gjatë procesit nuk ka informacion , me përjashtim të atij që u dha në fillim, sistemit ... ... Enciklopedia e matematikës

- (Drejtim i kontrolluar me frekuencë, ChUP, Variable Frequency Drive, VFD) sistemi i kontrollit të shpejtësisë së rotorit të një motori elektrik asinkron (ose sinkron). Përbëhet nga motori aktual elektrik dhe konverteri i frekuencës ... Wikipedia

Ky term ka kuptime të tjera, shih CNC (disambiguation). Kjo faqe propozohet të bashkohet me CNC. Shpjegimi i arsyeve dhe diskutimi në faqen Wikipedia: Drejt unifikimit / 25 f ... Wikipedia

Statori dhe rotori i një makine me induksion 0,75 kW, 1420 rpm, 50 Hz, 230 400 V, 3,4 2,0 ​​A Një makinë asinkrone është një makinë elektrike AC ... Wikipedia

- (DPR) pjesë e motorit elektrik. Në motorët e kolektorëve, sensori i pozicionit të rotorit është një njësi kolektori furçash, i cili është gjithashtu një komutator aktual. Në motorët pa furça, sensori i pozicionit të rotorit mund të jetë i llojeve të ndryshme ... Wikipedia

DS3 DS3 010 Të dhënat bazë Shteti i ndërtimit ... Wikipedia

Një makinë asinkrone është një makinë elektrike me rrymë alternative, shpejtësia e rotorit të së cilës nuk është e barabartë (më pak) me frekuencën e rrotullimit të fushës magnetike të krijuar nga rryma në mbështjelljen e statorit. Makinat asinkrone janë më të zakonshmet elektrike ... ... Wikipedia

Ky term ka kuptime të tjera, shihni Konvertuesi i frekuencës. Ky artikull duhet të wikified. Ju lutemi, rregulloni atë sipas rregullave të formatimit të artikullit ... Wikipedia

DS3 ... Wikipedia

libra

• Kontrolli vektorial i kursimit të energjisë i motorëve elektrikë asinkron: një pasqyrë e gjendjes dhe rezultate të reja: Monografi, Borisevich AV Monografia i kushtohet metodave të rritjes së efikasitetit energjetik të kontrollit vektorial të motorëve elektrikë asinkronë. Një model i një motori elektrik asinkron konsiderohet dhe parimi i një vektori ...

Kontroll skalar(frekuenca) - një metodë për të kontrolluar një rrymë alternative pa furça, e cila konsiston në mbajtjen e një raporti konstant të tensionit / frekuencës (V / Hz) në të gjithë intervalin e shpejtësisë së funksionimit, duke kontrolluar vetëm madhësinë dhe frekuencën e tensionit të furnizimit.

Raporti V / Hz llogaritet bazuar në vlerat e vlerësuara (dhe frekuencën) e motorit AC që monitorohet. Duke mbajtur konstant raportin V / Hz, ne mund ta mbajmë fluksin magnetik relativisht konstant në hendekun motorik. Nëse raporti V / Hz rritet, atëherë motori bëhet i mbingacmuar dhe anasjelltas nëse raporti zvogëlohet, motori është nën-eksitues.

Ndryshimi i tensionit të furnizimit të motorit elektrik me kontroll skalar

Me shpejtësi të ulët, është e nevojshme të kompensohet rënia e tensionit në rezistencën e statorit, kështu që raporti V / Hz në shpejtësi të ulëta vendoset më i lartë se vlera nominale. Metoda e kontrollit skalar përdoret më gjerësisht për të kontrolluar motorët me induksion.

Aplikohet për motorët me induksion

Me metodën e kontrollit skalar, shpejtësia kontrollohet duke vendosur tensionin dhe frekuencën e statorit në mënyrë që fusha magnetike në hendek të mbahet në vlerën e dëshiruar. Për të mbajtur një fushë magnetike konstante në hendek, raporti V / Hz duhet të jetë konstant me shpejtësi të ndryshme.

Me rritjen e shpejtësisë, tensioni i furnizimit të statorit gjithashtu duhet të rritet proporcionalisht. Sidoqoftë, frekuenca sinkrone e një motori me induksion nuk është e barabartë me shpejtësinë e rrotullimit të boshtit, por varet nga ngarkesa. Kështu, një sistem kontrolli skalar me qark të hapur nuk mund të kontrollojë me saktësi shpejtësinë në prani të një ngarkese. Për të zgjidhur këtë problem, mund të shtohet reagimi i shpejtësisë në sistem, dhe për këtë arsye kompensimi i rrëshqitjes.

Disavantazhet e kontrollit skalar

Metoda kontrolli skalar relativisht e thjeshtë për t'u zbatuar, por ka disa disavantazhe të rëndësishme:
• së pari, nëse nuk është instaluar një sensor shpejtësie, shpejtësia e rrotullimit të boshtit nuk mund të kontrollohet, pasi varet nga ngarkesa (prania e një sensori të shpejtësisë e zgjidh këtë problem), dhe në rastin e një ndryshimi të ngarkesës, kontrolli mund të jetë plotësisht i humbur;
• së dyti, është e pamundur të menaxhohet. Sigurisht, ky problem mund të zgjidhet duke përdorur një sensor çift rrotullues, por kostoja e instalimit të tij është shumë e lartë dhe ka shumë të ngjarë të jetë më e lartë se vetë makina elektrike. Në këtë rast, kontrolli i çift rrotullues do të jetë shumë inercial;
• gjithashtu, çift rrotullimi dhe shpejtësia nuk mund të kontrollohen në të njëjtën kohë.

Kontrolli skalar është i mjaftueshëm për shumicën e detyrave në të cilat përdoret një makinë elektrike me një diapazon kontrolli të shpejtësisë së motorit deri në 1:10.

Kur kërkohet shpejtësia maksimale, përdoret aftësia për të kontrolluar një gamë të gjerë shpejtësish dhe aftësia për të kontrolluar çift rrotulluesin e motorit elektrik.

Çdo ndryshim ose mirëmbajtje e një shpejtësie konstante të makinës elektrike siguron rregullim të synuar të çift rrotullimit të zhvilluar nga motori. Momenti formohet si rezultat i bashkëveprimit të fluksit (lidhja e fluksit) të krijuar nga njëra pjesë e motorit me rrymën në pjesën tjetër dhe përcaktohet nga produkti vektorial i këtyre dy vektorëve hapësinorë gjenerues të momentit. Prandaj, madhësia e çift rrotullimit të zhvilluar nga motori përcaktohet nga modulet e secilit vektor dhe këndi hapësinor midis tyre.

Gjatë ndërtimit sistemet e kontrollit skalar kontrolloheshin dhe rregulloheshin vetëm vlerat numerike (modulet) e vektorëve gjenerues të momentit, por pozicioni i tyre hapësinor nuk kontrollohej. Parimi i kontrollit të vektorit qëndron në faktin se sistemi i kontrollit kontrollon vlerën numerike dhe pozicionin në hapësirë ​​në raport me njëri-tjetrin të vektorëve gjenerues të momentit. Prandaj, detyra e kontrollit të vektorit konsiston në përcaktimin dhe vendosjen me forcë të vlerave të menjëhershme të rrymave në mbështjelljet e motorit në mënyrë të tillë që vektorët e përgjithësuar të rrymave dhe lidhjet e fluksit të zënë një pozicion në hapësirë ​​që siguron krijimin e elektromagnetikës së kërkuar. moment.

Momenti elektromagnetik i gjeneruar nga motori:

ku m është faktori i projektimit; , 2 - hapësinor

vektorët e rrymave ose lidhjet e fluksit që formojnë momentin; X - këndi hapësinor ndërmjet vektorëve gjenerues të momentit.

Siç vijon nga (6.53), vlerat minimale të rrymave (lidhjet e fluksit) që formojnë çift rrotullues do të jenë për vlerën e kërkuar të çift rrotullues nëse vektorët X dhe 2 janë pingul me njëri-tjetrin, d.m.th. X = °.

Në sistemet e kontrollit të vektorit, nuk ka nevojë të përcaktohet pozicioni hapësinor absolut i vektorëve, dhe 2 në lidhje me boshtet e statorit ose rotorit. Është e nevojshme të përcaktohet pozicioni i një vektori në raport me tjetrin. Prandaj, një nga vektorët merret si bazë, dhe pozicioni i tjetrit kontrollon këndin X.

Nisur nga kjo, gjatë ndërtimit të sistemeve të kontrollit të vektorit, këshillohet të vazhdohet nga përshkrimi matematik i proceseve elektromagnetike dhe elektromekanike, të shprehura në koordinata të lidhura me vektorin bazë (koordinatat dhe- v). Një përshkrim i tillë matematikor është dhënë në § 1.6.

Nëse marrim si bazë vektorin dhe drejtojmë boshtin koordinativ dhe për këtë vektor, atëherë, duke u nisur nga (1.46), marrim sistemin e mëposhtëm të ekuacioneve:

Në këto ekuacione? v =, pasi vektori përkon me boshtin koordinativ dhe.

Në fig. 6.31 paraqet një diagram vektorial të rrymave dhe lidhjeve të fluksit në akset dhe- v ^ koordinatat orientuese dhe përgjatë vektorit të lidhjes së rotorit. Nga diagrami vektorial del se

Oriz. B.31. Diagrami vektorial i lidhjeve të fluksit dhe rrymave në akse u-v në M

Me qëndrueshmëri (ose ndryshim të ngadalshëm) n shkëputja e rotorit d "V u / dt = si rezultat i dhe = dhe Г = yji u + i v = i v

Në këtë rast, vektori i rrymës së rotorit G pingul me lidhjen e fluksit të rotorit. Meqenëse fluksi i rrjedhjes së rotorit 0 është dukshëm më i vogël se fluksi në hendekun e makinës H, t atëherë me një lidhje konstante fluksi të rotorit, mund të supozojmë se projeksioni i vektorit të rrymës së statorit në boshtin koordinativ v i vështë e barabartë me | / "| ose /

Avantazhi i sistemit të miratuar të koordinatave u-v për të ndërtuar një sistem të kontrollit vektorial të çift rrotullimit dhe shpejtësisë së një motori me induksion është se çift rrotullimi i motorit (6.54) përcaktohet si produkt skalar i dy vektorëve reciprokisht pingul: lidhja e fluksit të rotorit * P dhe përbërësi aktiv i rrymës së statorit Një përkufizim i tillë i çift rrotullues, tipik, për shembull, për ngacmimin e pavarur të motorëve DC, më i përshtatshmi për ndërtimin e një sistemi kontrolli automatik.

Sistemi i kontrollit të vektorit. Diagrami strukturor i një menaxhimi të tillë bazohet në parimet e mëposhtme:

• ? sistemi i kontrollit me dy kanale përbëhet nga një kanal për stabilizimin e lidhjes së fluksit të rotorit dhe një kanal për rregullimin e shpejtësisë (çift rrotullues);
• ? të dy kanalet duhet të jenë të pavarura, d.m.th. një ndryshim në vlerat e rregulluara të një kanali nuk duhet të ndikojë në tjetrin;
• ? kanali i kontrollit të shpejtësisë (çift rrotullues) kontrollon komponentin aktual / v të statorit. Algoritmi i funksionimit të lakut të kontrollit të çift rrotullues është i njëjtë si në sistemet e kontrollit të shpejtësisë skllevër të motorëve DC (shih § 5.6) - sinjali i daljes së kontrolluesit të shpejtësisë është referencë për çift rrotullues të motorit. Pjestimi i vlerës së kësaj detyre me modulin e lidhjes së fluksit të rotorit dhe marrim detyrën për komponentin e rrymës së statorit i v (fig. 6.32);
• ? çdo kanal përmban një lak të brendshëm të rrymave / v dhe unë dhe me rregullatorët aktualë që ofrojnë cilësinë e kërkuar të rregullimit;
• ? vlerat e marra të rrymave i v dhe unë dhe me anë të shndërrimeve të koordinatave shndërrohen në vlera unë a dhe / p të një sistemi koordinativ të palëvizshëm dyfazor a - (3 dhe më pas në vendosjen e rrymave reale në mbështjelljet e statorit në sistemin e koordinatave trefazore a-b-c;
• ? Sinjalet e shpejtësisë, këndi i rrotullimit të rotorit, rrymat në mbështjelljet e statorit të nevojshme për llogaritjet dhe formimin e reagimeve maten me sensorë të duhur dhe më pas, duke përdorur transformimet e koordinatave të anasjellta, shndërrohen në vlerat e këtyre sasive që korrespondojnë me boshtet koordinative. u-v.

Oriz.

Ky sistem kontrolli siguron kontroll të shpejtë të çift rrotullimit dhe, rrjedhimisht, shpejtësinë në diapazonin më të gjerë të mundshëm (mbi 10,000: 1). Në këtë rast, vlerat e menjëhershme të momentit të një motori me induksion mund të tejkalojnë ndjeshëm vlerën e pasaportës së momentit kritik.

Për t'i bërë kanalet e kontrollit të pavarura nga njëri-tjetri, sinjalet ndërkompensuese e K0MPU dhe e compm duhet të futen në hyrje të secilit kanal (shih Fig. 6.32). Vlera e këtyre sinjaleve gjendet nga ekuacionet e qarkut të statorit (6.54). Duke shprehur dhe ChK 1u përmes rrymave dhe induktancave përkatëse (1.4) dhe duke marrë parasysh se kur boshti është i orientuar dhe përgjatë vektorit të lidhjes së fluksit të rotorit H / | y = 0 marrim:

Ku gjejmë

ku koeficienti i shpërndarjes.

Zëvendësimi i (6.55) në (6.54) dhe duke marrë parasysh se në sistemin e konsideruar të kontrollit d x V 2u / dt = 0, marrim

ose

konstante kohore konstante; e dhe dhe e v - EMF e rrotullimit përgjatë akseve u- v

Për të vendosur vlera të pavarura unë dhe dhe / v duhet të kompensohet e dhe dhe e v futja e tensioneve kompensuese:

Për të zbatuar parimet e kontrollit të vektorit, është e nevojshme të matet ose të llogaritet drejtpërdrejt me një model matematikor (vlerësohet) moduli dhe pozicioni këndor i vektorit të lidhjes së fluksit të rotorit. Diagrami funksional i kontrollit vektorial të një motori induksioni me matje të drejtpërdrejtë të rrjedhës në hendekun e ajrit të makinës duke përdorur sensorë Hall është paraqitur në Fig. 6.33.

Oriz. B.ZZ. Diagrami funksional i kontrollit të drejtpërdrejtë të vektorit të një motori asinkron

Qarku përmban dy kanale kontrolli: një kanal për rregullimin (stabilizimin) e lidhjes së fluksit të rotorit * Р 2 dhe një kanal të kontrollit të shpejtësisë. Kanali i parë përmban një lak të lidhjes së fluksit të rotorit të jashtëm që përmban një kontrollues të lidhjes së fluksit PI RP dhe reagimin e lidhjes së fluksit, sinjali i të cilit gjenerohet duke përdorur sensorë Hall që matin rrjedhën në hendekun e makinës X? T përgjatë akseve ai (3. Vlerat reale të fluksit më pas rillogariten në bllokun PP në vlerat e lidhjes së fluksit të rotorit përgjatë akseve a dhe p, dhe duke përdorur filtrin e vektorit VF, moduli i Gjendet vektori i lidhjes së fluksit të rotorit, i cili furnizohet si një sinjal reagimi negativ tek rregullatori i lidhjes së fluksit RP dhe përdoret si ndarës në kanalin e kontrollit të shpejtësisë.

Në kanalin e parë, qarku i lidhjes së fluksit është i varur nga qarku i brendshëm i rrymës unë dhe, që përmban një kontrollues të rrymës PI RT1 dhe reagime mbi vlerën aktuale të rrymës / 1i, e llogaritur nga vlerat reale të rrymave të fazës së statorit duke përdorur konvertuesin e fazës PF2 dhe konvertuesin e koordinatave KP1. Dalja e rregullatorit aktual PT1 është referenca e tensionit u lu, të cilit i shtohet sinjali i kompensimit të kanalit të dytë e kshpi(6.57). Sinjali i referencës së tensionit të marrë konvertohet me anë të konvertuesve të koordinatave KP2 dhe fazës PF2 në vlerat e specifikuara dhe fazat e tensionit në daljen e konvertuesit të frekuencës.

Kanali për rregullimin e lidhjes së fluksit të rotorit mban një lidhje konstante fluksi Ch * 2 në të gjitha mënyrat e funksionimit të makinës në vlerën e caktuar x P 2set. Nëse është e nevojshme të dobësohet fusha, H * ^ mund të ndryshojë brenda kufijve të caktuar me një shkallë të vogël ndryshimi.

Kanali i dytë është krijuar për të rregulluar shpejtësinë (çift rrotullues) të motorit. Ai përmban një lak të jashtëm të shpejtësisë dhe një lak të brendshëm aktual / 1u në varësi të tij. Referenca e shpejtësisë vjen nga gjeneratori i intensitetit ZI, i cili përcakton nxitimin dhe vlerën e kërkuar të shpejtësisë. Reagimi i shpejtësisë realizohet me anë të një sensori të shpejtësisë DS ose një sensori të pozicionit këndor të rotorit.

Kontrolluesi i shpejtësisë së PC-së miratohet si proporcional ose proporcional-integral, në varësi të kërkesave për ngasjen elektrike. Prodhimi i rregullatorit të shpejtësisë është referenca për çift rrotullues të zhvilluar nga motori L / e kundërt. Meqenëse çift rrotullimi është i barabartë me produktin e rrymës nga lidhja e fluksit të rotorit Ch / 2, atëherë, pjesëtimi i vlerës së cilësimit të çift rrotullues në njësinë ndarëse OBD M gomar në H / 2, marrim vlerën e referencës aktuale, e cila futet në hyrjen e rregullatorit aktual PT2. Përpunimi i mëtejshëm i sinjalit është i ngjashëm me kanalin e parë. Si rezultat, marrim një referencë për tensionin e furnizimit të motorit në faza, i cili përcakton vlerën dhe pozicionin hapësinor në çdo moment kohor të vektorit të përgjithësuar të tensionit të statorit !? Vini re se sinjalet që lidhen me variablat në koordinata - janë sinjale të rrymës së drejtpërdrejtë, dhe sinjalet që pasqyrojnë rrymat dhe tensionet në koordinatat e ajrit janë sinjale të rrymës alternative që përcaktojnë jo vetëm modulin, por frekuencën dhe fazën e tensionit dhe rrymës përkatëse.

Sistemi i konsideruar i kontrollit të vektorit aktualisht zbatohet në formë dixhitale në bazë të mikroprocesorëve. Janë zhvilluar dhe përdoren gjerësisht skema të ndryshme strukturore të kontrollit të vektorit, të cilat ndryshojnë në detaje nga ajo e konsideruar. Pra, aktualisht, vlerat aktuale të lidhjeve të fluksit nuk maten me sensorë të fluksit magnetik, por llogariten sipas modelit matematikor të motorit, bazuar në rrymat dhe tensionet e matura të fazës.

Në përgjithësi, kontrolli i vektorit mund të vlerësohet si mënyra më efektive për të kontrolluar motorët AC, duke siguruar saktësi dhe shpejtësi të lartë të kontrollit.

Metoda më e njohur e kursimit të energjisë është duke ulur shpejtësinë e një motori AC. Meqenëse fuqia është proporcionale me kubin e shpejtësisë së boshtit, një ulje e vogël e shpejtësisë mund të çojë në kursime të konsiderueshme të energjisë elektrike. Të gjithë e kuptojnë se sa e rëndësishme është kjo për prodhimin. Por si mund të arrihet kjo? Ne do t'i përgjigjemi kësaj dhe pyetjeve të tjera, por së pari, le të flasim për llojet e kontrollit të motorëve asinkron.

Makina elektrike AC është një sistem elektromekanik që shërben si bazë për shumicën e proceseve industriale. Një rol të rëndësishëm në të i takon konvertuesit të frekuencës (FC), i cili korrespondon me titullin "loja e violinës kryesore të duetit" - motori asinkron (AM).

Disa fizikë bazë

Nga shkolla, ne kemi një ide të qartë se voltazhi është diferenca potenciale midis dy pikave, dhe frekuenca është një vlerë e barabartë me numrin e periudhave që rryma arrin të kalojë fjalë për fjalë në një sekondë.

Si pjesë e procesit teknologjik, shpesh është e nevojshme të ndryshohen parametrat e funksionimit të rrjetit. Për këtë qëllim, ekzistojnë konvertues të frekuencës: skalar dhe vektor. Pse quhen kështu? Si fillim, tiparet specifike të secilit lloj bëhen të qarta nga emri i tyre. Le të kujtojmë bazat e fizikës elementare dhe le ta quajmë konvertuesin e frekuencës për thjeshtësi në një mënyrë më të shkurtër. "Vektori" ka një drejtim të caktuar dhe u bindet rregullave të vektorëve. "Skalari" nuk ka asgjë nga këto, kështu që algoritmi i metodës së kontrollit të tij është natyrisht shumë i thjeshtë. Emrat duket se janë vendosur. Tani për mënyrën se si sasitë e ndryshme fizike nga formula matematikore lidhen me njëra-tjetrën.

Mos harroni se sapo shpejtësia ulet, çift rrotullimi rritet dhe anasjelltas? Kjo do të thotë që sa më shumë të rrotullohet rotori, aq më shumë fluks do të kalojë nëpër stator dhe, për rrjedhojë, do të induktohet më shumë tension.

E njëjta gjë qëndron në parimin e funksionimit në sistemet që po shqyrtojmë, vetëm në "skalar" kontrollohet fusha magnetike e statorit dhe në "vektor" luan rol ndërveprimi i fushave magnetike të statorit dhe rotorit. Në këtë të fundit. rasti, teknologjia lejon përmirësimin e parametrave teknikë të sistemit të shtytjes.

Dallimet teknike të konvertuesve

Ka shumë dallime, le të theksojmë ato më themeloret dhe pa një rrjet shkencor fjalësh. Në një konvertues frekuence skalar (pa sensor), varësia U / F është lineare dhe diapazoni i kontrollit të shpejtësisë është mjaft i vogël. Nga rruga, pra, në frekuenca të ulëta nuk ka tension të mjaftueshëm për të ruajtur çift rrotullues, dhe nganjëherë është e nevojshme të rregulloni karakteristikën e frekuencës së voltit (HFC) për kushtet e funksionimit, e njëjta gjë ndodh në një frekuencë maksimale mbi 50 Hz.

Kur boshti rrotullohet në një gamë të gjerë me shpejtësi të lartë dhe frekuencë të ulët, si dhe kur plotësohen kërkesat e kontrollit automatik të çift rrotullues, përdoret metoda e kontrollit vektor me reagime. Ky është një ndryshim tjetër: skalari zakonisht nuk ka një reagim të tillë.

Çfarë lloj urgjence të zgjidhni? Në aplikimin e një ose një pajisjeje tjetër, kryesisht të udhëhequr nga fushëveprimi i makinës elektrike. Megjithatë, në raste të veçanta, zgjedhja e llojit të konvertuesit të frekuencës bëhet jo-variant. Së pari: ekziston një ndryshim i qartë, i dukshëm në çmim (ato skalar janë shumë më të lira, nuk ka nevojë për bërthama të shtrenjta kompjuterike). Prandaj, ulja e kostos së prodhimit ndonjëherë tejkalon vendimin për zgjedhjen. Së dyti: ka fusha aplikimi në të cilat është i mundur vetëm përdorimi i tyre, për shembull, në linjat transportuese, ku disa motorë elektrikë kontrollohen në mënyrë sinkronike nga një (VFD).

Metoda skalare

Një makinë elektrike asinkrone me kontroll skalar të shpejtësisë (d.m.th., HFC) mbetet më e përhapura sot. Metoda bazohet në faktin se shpejtësia e motorit është një funksion i frekuencës së daljes.

Kontrolli i motorit skalar është zgjidhja më e mirë për rastet kur nuk ka ngarkesë të ndryshueshme, dhe gjithashtu nuk ka nevojë për dinamikë të mirë. Skalari nuk kërkon asnjë sensor për të funksionuar. Kur përdorni metodën e konsideruar, nuk ka nevojë për një procesor dixhital të shtrenjtë, siç është rasti me kontrollin vektorial.

Metoda përdoret shpesh për kontroll automatik, ventilator, kompresor dhe njësi të tjera. Këtu kërkohet të ruhet ose shpejtësia e rrotullimit të boshtit të motorit duke përdorur një sensor, ose një tregues tjetër të caktuar (për shembull, temperatura e lëngut, monitoruar nga një pajisje përcjellëse përkatëse).

Me kontrollin skalar, ndryshimi i amplitudës së frekuencës në tensionin e furnizimit përcaktohet nga formula U / fn = konst. Kjo siguron një fluks magnetik të vazhdueshëm në motor. Metoda është mjaft e thjeshtë, e lehtë për t'u zbatuar, por jo pa disa të meta të rëndësishme:

• rregullimi i njëkohshëm i çift rrotullimit dhe shpejtësisë nuk është i mundur, prandaj, zgjidhet vlera që është më e rëndësishmja nga pikëpamja teknologjike;
• diapazoni i ngushtë i rregullimit të shpejtësisë dhe çift rrotullues i ulët në shpejtësi të ulëta;
• performancë e dobët me ngarkesë që ndryshon në mënyrë dinamike.

Çfarë është një metodë vektoriale?

Metoda vektoriale

Filloi në procesin e përmirësimit dhe zbatohet për kërkesën për të realizuar shpejtësinë maksimale, rregullimin në një gamë të gjerë shpejtësie dhe çift rrotullues të kontrollueshëm në bosht.

Në modelet më të fundit të disqeve elektrike, një model matematikor i motorit është futur në sistemin e kontrollit (CS) të këtij lloji, i cili është në gjendje të llogarisë çift rrotulluesin e motorit dhe shpejtësinë e rrotullimit të boshtit. Në këtë rast, kërkohet vetëm instalimi i sensorëve të rrymës së fazës së statorit.

Sot ata kanë një numër të mjaftueshëm përparësish:

• saktësi e lartë;
• pa dridhje, rrotullim i qetë i presionit të gjakut;
• gamë të gjerë rregullimesh;
• reagim i shpejtë ndaj ndryshimeve të ngarkesës;
• sigurimi i mënyrës së funksionimit të motorit, në të cilin humbjet për ngrohje dhe magnetizim zvogëlohen, dhe kjo çon në rritjen e lakmuar të efikasitetit!

Përparësitë janë, natyrisht, të dukshme, por metoda e kontrollit të vektorit nuk është pa disavantazhe, si kompleksiteti llogaritës dhe nevoja për njohjen e parametrave teknikë të presionit të gjakut. Përveç kësaj, amplituda e lëkundjeve me shpejtësi të lartë në një ngarkesë konstante janë më të mëdha se ato të "skalarit". Detyra kryesore në prodhimin e një konverteri të frekuencës ("vektor") është të sigurojë një çift rrotullues të lartë me një shpejtësi të ulët rrotullimi.

Një qark kontrolli vektorial me një njësi modulimi me gjerësi pulsi (PWM AVI) duket kështu:

Në diagramin e treguar, objekti i kontrolluar është një motor asinkron që është i lidhur me një sensor (DS) në bosht. Blloqet e paraqitura janë në realitet lidhje në zinxhirin e kontrollit të zbatuar në kontrollues. Blloku BZP vendos vlerat e variablave. Blloqet logjike (BRP) dhe (BVP) rregullojnë dhe llogarisin ekuacionet e variablave. Vetë kontrollori dhe pjesa tjetër mekanike e sistemit janë të vendosura në kabinetin elektrik.

Opsion me mikrokontrollues frekuence

Konvertuesi i rrymës / tensionit të frekuencës është krijuar për rregullimin e qetë të sasive bazë, si dhe tregues të tjerë të funksionimit të pajisjeve. Funksionon si "skalar" dhe "vektor" në të njëjtën kohë, duke përdorur modele matematikore të programuara në mikrokontrolluesin e integruar. Ky i fundit është montuar në një panel të veçantë dhe është një nga nyjet e rrjetit të informacionit të sistemit të automatizimit.

Kontrolluesi i bllokut / konverteri i frekuencës është teknologjia më e fundit, në qark përdorin mbytje dhe, të cilat reduktojnë intensitetin e zhurmës së hyrjes. Duhet theksuar se një vëmendje e veçantë i kushtohet kësaj çështjeje jashtë vendit, ndërkohë që në praktikën vendase, përdorimi i filtrave EMC është ende një hallkë e dobët, pasi nuk ka as një kuadër të arsyeshëm rregullator. Vetë filtrat përdoren më shpesh aty ku nuk nevojiten, dhe aty ku nevojiten vërtet, për ndonjë arsye harrohen.

konkluzioni

Fakti është se një motor elektrik në funksionimin normal nga rrjeti tenton të ketë parametra standardë, kjo nuk është gjithmonë e pranueshme. Ky fakt eliminohet duke futur mekanizma të ndryshëm ingranazhesh për të ulur frekuencën në atë të kërkuar. Deri më sot, janë formuar dy sisteme kontrolli: një sistem pa sensor dhe një sistem sensor me reagime. Dallimi i tyre kryesor është saktësia e kontrollit. Më e sakta, natyrisht, është e dyta.

Kuadri ekzistues po zgjerohet me përdorimin e sistemeve të ndryshme moderne të kontrollit AM, të cilat ofrojnë një cilësi të përmirësuar rregullimi dhe një kapacitet të lartë mbingarkesë. Këta faktorë janë të një rëndësie të madhe për prodhimin me kosto efektive, jetëgjatësinë e pajisjeve dhe efikasitetin e energjisë.

Sipas statistikave të fundit, afërsisht 70% e të gjithë energjisë elektrike të prodhuar në botë konsumohet nga një makinë elektrike. Dhe kjo përqindje po rritet çdo vit.

Me një metodë të zgjedhur siç duhet të kontrollit të motorit elektrik, është e mundur të arrihet efikasiteti maksimal, çift rrotullimi maksimal në boshtin e makinës elektrike dhe në të njëjtën kohë, performanca e përgjithshme e mekanizmit do të rritet. Motorët elektrikë që funksionojnë me efikasitet konsumojnë një minimum energjie elektrike dhe ofrojnë efikasitet maksimal.

Për motorët elektrikë të mundësuar nga një konvertues frekuence, efikasiteti do të varet kryesisht nga metoda e zgjedhur e kontrollit të makinës elektrike. Vetëm duke kuptuar meritat e secilës metodë kontrolli, inxhinierët dhe projektuesit e sistemeve të lëvizjes elektrike do të jenë në gjendje të përfitojnë sa më shumë nga çdo metodë kontrolli.
Përmbajtja:

Metodat e kontrollit

Shumë njerëz që punojnë në fushën e automatizimit, por jo nga afër me zhvillimin dhe zbatimin e sistemeve të lëvizjes elektrike, besojnë se kontrolli i një motori elektrik përbëhet nga një sekuencë komandash të futura duke përdorur një ndërfaqe nga një panel kontrolli ose një PC. Po, nga pikëpamja e hierarkisë së përgjithshme të kontrollit të një sistemi të automatizuar, kjo është e saktë, por ka ende mënyra për të kontrolluar vetë motorin elektrik. Janë këto metoda që do të kenë ndikimin maksimal në performancën e të gjithë sistemit.

Ekzistojnë katër metoda kryesore të kontrollit për motorët me induksion të lidhur me një konvertues frekuence:

• U / f - volt për herc;
• U / f me kodues;
• Kontrolli i vektorit të qarkut të hapur;
• Kontrolli i vektorit me qark të mbyllur;

Të katër metodat përdorin modulimin e gjerësisë së pulsit PWM, i cili ndryshon gjerësinë e një sinjali fiks duke ndryshuar gjerësinë e pulsit për të krijuar një sinjal analog.

Modulimi i gjerësisë së pulsit zbatohet në një konvertues frekuence duke përdorur një tension fiks të autobusit DC. duke hapur dhe mbyllur shpejt (më saktë, duke ndërruar) gjenerojnë impulse dalëse. Duke ndryshuar gjerësinë e këtyre impulseve në dalje, fitohet një "sinusoid" i frekuencës së dëshiruar. Edhe nëse forma e tensionit të daljes së transistorëve është pulsuese, rryma përsëri merret në formën e një sinusoidi, pasi motori elektrik ka një induktivitet që ndikon në formën e rrymës. Të gjitha metodat e kontrollit bazohen në modulimin PWM. Dallimi midis metodave të kontrollit qëndron vetëm në metodën e llogaritjes së tensionit të furnizuar në motorin elektrik.

Në këtë rast, frekuenca bartëse (e treguar me të kuqe) përfaqëson frekuencën maksimale të kalimit të transistorëve. Frekuenca e bartësit për invertorët është përgjithësisht midis 2 kHz dhe 15 kHz. Referenca e frekuencës (e treguar me ngjyrë blu) është sinjali i referencës së frekuencës së daljes. Për invertorët e përdorur në sistemet konvencionale të lëvizjes elektrike, zakonisht është në intervalin 0 Hz - 60 Hz. Kur sinjalet e dy frekuencave mbivendosen mbi njëra-tjetrën, do të lëshohet një sinjal për hapjen e tranzistorit (i shënuar me ngjyrë të zezë), i cili furnizon tensionin e fuqisë në motorin elektrik.

Metoda e kontrollit U / F

Kontrolli volt-per-hertz, i referuar më shpesh si U / F, është ndoshta mënyra më e thjeshtë për të rregulluar. Përdoret shpesh në sistemet e lëvizjes elektrike të pakomplikuar për shkak të thjeshtësisë dhe numrit minimal të parametrave të kërkuar për funksionim. Kjo metodë kontrolli nuk kërkon instalimin e detyrueshëm të koduesit dhe cilësimet e detyrueshme për diskun e frekuencës së ndryshueshme (por rekomandohet). Kjo rezulton në kosto më të ulëta për pajisjet ndihmëse (sensorë, tela reagimi, reletë, etj.). Kontrolli U / F përdoret mjaft shpesh në pajisjet me frekuencë të lartë, për shembull, përdoret shpesh në makinat CNC për të drejtuar rrotullimin e boshtit.

Modeli i çift rrotullues konstant ka një çift rrotullues konstant në të gjithë gamën e shpejtësisë në të njëjtin raport U / F. Modeli i raportit të ndryshueshëm të çift rrotullues ka një tension më të ulët të furnizimit me shpejtësi të ulët. Kjo është për të parandaluar ngopjen e makinës elektrike.

U / F është mënyra e vetme për të rregulluar shpejtësinë e një motori elektrik asinkron, i cili lejon rregullimin e disa disqeve elektrike nga një konvertues i frekuencës. Prandaj, të gjitha makinat fillojnë dhe ndalojnë në të njëjtën kohë dhe funksionojnë në të njëjtën frekuencë.

Por kjo metodë kontrolli ka disa kufizime. Për shembull, kur përdorni metodën e kontrollit U / F pa një kodues, nuk ka absolutisht asnjë siguri që boshti i makinës së induksionit po rrotullohet. Për më tepër, çift rrotullimi fillestar i një makine elektrike në një frekuencë prej 3 Hz është i kufizuar në 150%. Po, çift rrotullimi i kufizuar është më se i mjaftueshëm për shumicën e aplikacioneve ekzistuese të pajisjeve. Për shembull, pothuajse të gjithë tifozët dhe pompat përdorin metodën e kontrollit U / F.

Kjo metodë është relativisht e thjeshtë për shkak të specifikave të saj më "të lirshme". Rregullimi i shpejtësisë është zakonisht në intervalin 2% - 3% të frekuencës maksimale të daljes. Përgjigja e shpejtësisë llogaritet për frekuenca mbi 3 Hz. Shpejtësia e përgjigjes së një konverteri të frekuencës përcaktohet nga shpejtësia e përgjigjes së tij ndaj një ndryshimi në frekuencën e referencës. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e përgjigjes, aq më e shpejtë është përgjigja e diskut ndaj një ndryshimi në referencën e shpejtësisë.

Gama e rregullimit të shpejtësisë kur përdorni metodën U / F është 1:40. Duke e shumëzuar këtë raport me frekuencën maksimale të funksionimit të makinës elektrike, marrim vlerën e frekuencës minimale në të cilën mund të funksionojë makina elektrike. Për shembull, nëse frekuenca maksimale është 60 Hz dhe diapazoni është 1:40, atëherë frekuenca minimale është 1.5 Hz.

Modeli U / F përcakton raportin e frekuencës dhe tensionit gjatë funksionimit të një disku me frekuencë të ndryshueshme. Sipas tij, kurba për vendosjen e shpejtësisë së rrotullimit (frekuenca e elektromotorit) do të përcaktojë, përveç vlerës së frekuencës, edhe vlerën e tensionit që furnizohet në terminalet e makinës elektrike.

Operatorët dhe teknikët mund të zgjedhin modelin e dëshiruar të kontrollit U / F me një parametër në një konvertues modern të frekuencës. Modelet e paracaktuara tashmë janë optimizuar për aplikacione specifike. Ekzistojnë gjithashtu mundësi për të krijuar shabllonet tuaja që do të optimizohen për një sistem specifik VFD ose motor elektrik.

Pajisjet si tifozët ose pompat kanë një çift rrotullues ngarkese që varet nga shpejtësia e rrotullimit të tyre. Çift rrotullues i ndryshueshëm (foto më lart) i modelit U / F parandalon gabimet e kontrollit dhe përmirëson efikasitetin. Ky model rregullimi redukton rrymat magnetizuese në frekuenca të ulëta duke ulur tensionin në të gjithë makinën elektrike.

Mekanizmat e çift rrotullues konstant si transportuesit, ekstruderët dhe pajisjet e tjera përdorin një metodë të kontrollit të çift rrotullues konstant. Me ngarkesë konstante, kërkohet rrymë e plotë magnetizuese në të gjitha shpejtësitë. Prandaj, karakteristika ka një pjerrësi të drejtë në të gjithë gamën e shpejtësisë.

Metoda e kontrollit U / F me kodues

Nëse është e nevojshme të rritet saktësia e kontrollit të shpejtësisë, një kodues i shtohet sistemit të kontrollit. Futja e reagimit të shpejtësisë duke përdorur një kodues përmirëson saktësinë e kontrollit deri në 0,03%. Tensioni i daljes do të përcaktohet ende nga modeli i caktuar U / F.

Kjo metodë kontrolli nuk ka marrë përdorim të gjerë, pasi avantazhet që ajo paraqet në krahasim me funksionet standarde U / F janë minimale. Çift rrotullimi i fillimit, shpejtësia e reagimit dhe diapazoni i kontrollit të shpejtësisë janë të gjitha identike me standardin U/F. Për më tepër, kur frekuencat e funksionimit rriten, mund të shfaqen probleme me funksionimin e koduesit, pasi ai ka një numër të kufizuar rrotullimesh.

Kontrolli i vektorit të qarkut të hapur

Kontrolli i vektorit me qark të hapur (VU) përdoret për një kontroll më të gjerë dhe më dinamik të shpejtësisë së një makine elektrike. Kur niseni nga një konvertues frekuence, motorët elektrikë mund të zhvillojnë një çift rrotullues fillestar prej 200% të çift rrotullues të vlerësuar me një frekuencë prej vetëm 0,3 Hz. Kjo zgjeron ndjeshëm listën e mekanizmave ku mund të aplikohet një makinë elektrike asinkrone me kontroll vektori. Kjo metodë gjithashtu lejon që makina të kontrollohet çift rrotullimi në të katër kuadrantët.

Kufizimi i çift rrotullues kryhet nga motori. Kjo është për të parandaluar dëmtimin e pajisjeve, makinerive ose produkteve. Vlera e momenteve ndahet në katër kuadrate të ndryshme, në varësi të drejtimit të rrotullimit të makinës elektrike (para ose prapa) dhe në varësi të faktit nëse motori elektrik është duke realizuar. Kufijtë mund të vendosen për çdo kuadrant veç e veç, ose përdoruesi mund të vendosë çift rrotullues total në konvertuesin e frekuencës.

Mënyra e motorit të makinës së induksionit do të sigurohet që fusha magnetike e rotorit të mbetet prapa fushës magnetike të statorit. Nëse fusha magnetike e rotorit fillon të tejkalojë fushën magnetike të statorit, atëherë makina do të hyjë në modalitetin e frenimit rigjenerues me prodhim energjie, me fjalë të tjera, motori asinkron do të kalojë në modalitetin e gjeneratorit.

Për shembull, një makinë për mbylljen e shisheve mund të përdorë kufizimin e çift rrotullues në kuadrantin 1 (drejtimi pozitiv i rrotullimit përpara) për të parandaluar shtrëngimin e tepërt të kapakut të shishes. Mekanizmi bën një lëvizje përpara dhe përdor momentin pozitiv për të shtrënguar kapakun e shishes. Megjithatë, një pajisje si një ashensor me një kundërpeshë më të rëndë se një makinë bosh, do të përdorte kuadrantin 2 (rotacioni i kundërt dhe momenti pozitiv). Nëse makina ngrihet në katin e fundit, atëherë çift rrotullimi do të jetë i kundërt me shpejtësinë. Kjo është për të kufizuar shpejtësinë e ngritjes dhe për të parandaluar rënien e lirë të kundërpeshës pasi është më e rëndë se kabina.

Reagimet aktuale në këta konvertues të frekuencës ju lejojnë të vendosni kufizime në çift rrotullues dhe rrymë të motorit elektrik, pasi çift rrotullimi rritet me rritjen e rrymës. Tensioni i daljes së inverterit mund të ndryshojë lart nëse mekanizmi kërkon aplikimin e më shumë çift rrotullues, ose të ulet nëse arrihet vlera maksimale e lejuar e tij. Kjo e bën parimin e kontrollit të vektorit të makinës asinkrone më fleksibël dhe dinamik në krahasim me parimin U / F.

Gjithashtu, konvertuesit e frekuencës me kontroll vektorial dhe lak të hapur kanë një reagim më të shpejtë të shpejtësisë - 10 Hz, gjë që bën të mundur përdorimin e tij në mekanizmat me ngarkesa goditjeje. Për shembull, në thërrmuesit e shkëmbinjve, ngarkesa ndryshon vazhdimisht dhe varet nga vëllimi dhe dimensionet e shkëmbit që përpunohet.

Në kontrast me modelin e kontrollit U / F, kontrolli vektor përdor një algoritëm vektorial për të përcaktuar tensionin maksimal efektiv të funksionimit të motorit elektrik.

Kontrolli i vektorit VU e zgjidh këtë problem për shkak të pranisë së reagimit të rrymës së motorit. Si rregull, reagimi aktual formohet nga transformatorët e brendshëm të rrymës së vetë konvertuesit të frekuencës. Bazuar në vlerën e marrë aktuale, konverteri i frekuencës llogarit çift rrotullues dhe fluksin e makinës elektrike. Vektori bazë i rrymës së motorit ndahet matematikisht në vektorin e rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q).

Duke përdorur të dhënat dhe parametrat e makinës elektrike, inverteri llogarit vektorët e rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q). Për të arritur performancën maksimale, konverteri i frekuencës duhet të mbajë Id dhe I q të ndara me një kënd prej 90 °. Kjo është domethënëse pasi sin 90 0 = 1 dhe vlera 1 përfaqëson vlerën maksimale të çift rrotullues.

Në përgjithësi, kontrolli vektorial i një motori me induksion kontrollohet më fort. Rregullimi i shpejtësisë është afërsisht ± 0,2% e frekuencës maksimale, dhe diapazoni i rregullimit arrin 1: 200, gjë që lejon ruajtjen e çift rrotullues kur punoni me shpejtësi të ulët.

Kontrolli i vektorit të reagimit

Kontrolli i vektorit me qark të mbyllur përdor të njëjtin algoritëm kontrolli si VU me qark të hapur. Dallimi kryesor është koduesi, i cili lejon VFD të zhvillojë 200% çift rrotullues fillestar në 0 rpm. Kjo pikë është thjesht e nevojshme për të krijuar një moment fillestar kur nisni ashensorët, vinçat dhe makineritë e tjera ngritëse në mënyrë që të parandaloni uljen e ngarkesës.

Prania e një sensori të reagimit të shpejtësisë lejon të rritet koha e përgjigjes së sistemit mbi 50 Hz, si dhe të zgjerohet diapazoni i kontrollit të shpejtësisë deri në 1: 1500. Gjithashtu, prania e reagimeve ju lejon të kontrolloni jo shpejtësinë e një makine elektrike, por çift rrotullues. Në disa mekanizma, është vlera momentale ajo që ka një rëndësi të madhe. Për shembull, makina dredha-dredha, mekanizmat e mbylljes dhe të tjera. Në pajisje të tilla, është e nevojshme të rregulloni momentin e makinës.