Четыре режима управления преобразованием частоты

1. Режим управления преобразователем частоты V/F

Режим управления напряжением и частотой (V/F) подразумевает поддержание постоянного соотношения между напряжением (V) и частотой (F). Другими словами, амплитуда выходного напряжения прямо пропорциональна выходной частоте.

Термин "V" обозначает амплитуду напряжения, создаваемого преобразователь частоты, в то время как "F" означает частоту преобразователь частоты выходного напряжения. Следовательно, увеличение выходной частоты приводит к соответствующему росту амплитуды выходного напряжения, сохраняя пропорциональную зависимость. Ключевой принцип заключается в поддержании постоянного магнитного потока путем сохранения соотношения V/F.

V/F-регулирование часто используется в сценариях управления двигателями для обеспечения постоянного магнитного потока двигателя. Этот режим обладает такими характеристиками, как выгодная экономичность и стабильный выходной момент, подчеркивая постоянство регулирования магнитного потока. Однако точность регулирования скорости при этом снижается. Он подходит для применения в тех случаях, когда цели энергосбережения умеренны, а жесткие требования к точности регулирования скорости отсутствуют. В то же время, на низких скоростях он может привести к недостаточному крутящему моменту, что требует компенсации крутящего момента.

Режим управления V/F подходит для нагрузок с переменным и постоянным крутящим моментом, таких как вентиляторы, водяные насосы и ленточные конвейеры.

2. Управление частотой скольжения преобразователя частоты (замкнутый контур управления V/F)

Из-за присущих двигателям различий в скорости (∆n), соответствующих пропорциональным изменениям момента (T), регулировка преобразователь частоты выходная частота изменяет скольжение (∆n) и, следовательно, преобразователь частоты выходной крутящий момент (T) и скорость. Этот принцип, известный как частотное регулирование скольжения, позволяет манипулировать крутящим моментом двигателя путем регулирования скольжения, эффективно управляя скоростью двигателя.

Для достижения этих целей управления необходима стратегия управления с замкнутым контуром, что требует преобразователь частоты оснащен входным терминалом обратной связи с замкнутым контуром. Регулятор частоты скольжения преобразователь частоты объединяет схему сравнения и схему пропорционально-интегрально-деривативного (ПИД) управления для обработки опорных сигналов и сигналов обратной связи. Это обеспечивает точную настройку скорости управления и быстрый отклик. Существуют две методологии: одна использует датчик скорости для использования скорости двигателя в качестве обратной связи для повышения точности, а другая преобразует косвенные параметры (например, давление, расход, температуру) в сигналы обратной связи для повышения точности.

В этой замкнутой системе преобразователь устанавливает заданное значение и сравнивает его со значением обратной связи. Если обратная связь меньше целевого значения, то преобразователь частоты выдает сигнал повышения частоты, пропорционально увеличивая скольжение (∆n) и крутящий момент, тем самым повышая скорость двигателя. И наоборот, сигнал понижения частоты уменьшает скольжение (∆n) и, соответственно, крутящий момент, что приводит к снижению скорости двигателя в соответствии с заданной целью.

В отличие от V/F-регулирования, управление частотой скольжения предполагает настройку ПИД-функции в рамках преобразователь частоты и требует наличия терминала обратной связи. Внешние платы ПИД-регулирования необходимы для управления в замкнутом контуре с использованием методов U/F (напряжение-частота).

3. Векторное управление преобразователем частоты

Векторное управление использует методологию управления, моделирующую двигатели постоянного тока с помощью преобразователь частоты внутренняя электронная схема для управления двигателями переменного тока.

1. Управляющий сигнал разделяется на компоненты возбуждения и якоря, что отражает методы управления двигателями постоянного тока.

2. Управляющий сигнал преобразуется в сигнал управления трехфазным переменным током, соответствующий требованиям управления трехфазным двигателем переменного тока, подавая питание на преобразователь частоты схема выходного инвертора.

Векторное управление предлагает два подхода: без датчиков (с использованием внутренней обратной связи преобразователя) и с датчиками (с внешней обратной связью). Оба метода напрямую регулируют скорость вращения двигателя (или крутящий момент), но не могут распространяться на управление другими переменными, такими как давление, расход или температура.

Этот метод обеспечивает точное управление скоростью и моментом при манипулировании амплитудой и фазой тока. Кроме того, векторное управление может похвастаться программно настраиваемыми характеристиками, включая самосканирование для включения параметров двигателя в преобразователь частоты, сопряжение двигателя с частотным преобразователем "один к одному" и комплексное управление током.

4. Прямое управление моментом с помощью преобразователя частоты

Прямое управление моментом (DTC) является еще одной передовой технологией регулирования скорости переменного тока, следующей за векторным управлением. Эта методология использует анализ пространственного вектора и ориентации поля статора для математического моделирования асинхронных двигателей в системе координат статора. Она рассчитывает и управляет потокосцеплением и моментом двигателя, ограничивая колебания момента в определенном диапазоне скольжения с помощью дискретного двухточечного регулятора (Band-Band control). Это достигается путем сравнения обнаруженного крутящего момента с заданными значениями. Регулирование скольжения осуществляется с помощью регулировки частоты и широтно-импульсной модуляции (ШИМ), влияющих на преобразователь частоты переключения состояний и получения высокопроизводительного крутящего момента.

Кроме того, DTC ограничивается связью "один к одному" между двигателем и частотным преобразователем, что делает его непригодным для приложений управления технологическими процессами.

Следует отметить возможность управления с нулевой скорости, широкий диапазон скоростей, точное управление крутящим моментом, быстрый отклик системы и высокоскоростную точность управления.

Векторное управление хорошо подходит для задач с интенсивным крутящим моментом, требующих постоянного крутящего момента даже при частоте 0 Гц, таких как производство бумаги, прокатка стали, станки и подъемные механизмы. В то же время управление моментом оказывается эффективным для таких применений, как бумагоделательное и красильное оборудование, поддерживающее постоянное натяжение при намотке/размотке пленки или проволоки за счет точного управления моментом и скоростью.