• Asenkron motorlara uygulanan frekans dönüştürücünün skaler kontrolü. Asenkron motorun vektör kontrolü

    Günümüzde AC motorların frekans dönüştürücüler aracılığıyla hız kontrolü neredeyse tüm endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

    Uygulamada üç fazlı AC motorlar için hız kontrol sistemleri iki temele dayalı olarak kullanılır: farklı prensipler kontroller:
    2. vektör kontrolü.

    AC motorları kontrol etmek için frekans dönüştürücülerde kullanılan kontrol yöntemleri

    Günümüzde AC motorların frekans dönüştürücüler aracılığıyla hız kontrolü neredeyse tüm endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu öncelikle bu alandaki büyük başarılardan kaynaklanmaktadır. güç elektroniği ve frekans dönüştürücülerin geliştirildiği mikroişlemci teknolojisi. Öte yandan, frekans dönüştürücülerin üretiminin üreticiler tarafından birleştirilmesi, maliyetlerini oldukça güçlü bir şekilde etkilemeyi mümkün kıldı ve oldukça kısa sürede amorti etmelerini sağladı. Asenkron motorları kontrol etmek için dönüştürücüler kullanıldığında enerji kaynaklarından tasarruf, bazı durumlarda %40 veya daha fazlasına ulaşabilir.
    Uygulamada üç fazlı AC motorlar için hız kontrol sistemleri iki farklı kontrol prensibine göre uygulanır:
    1. V/f düzenlemesi (volt frekansı veya skaler kontrol);
    2. Vektör kontrolü.

    V/f - asenkron elektrikli sürücünün hız regülasyonu

    Skaler kontrol veya V/f kontrolü asenkron motor- bu voltajın modülünü değiştirirken stator üzerindeki voltajın frekansını etkileyerek motor devrinde meydana gelen bir değişikliktir. V/f kontrolünde frekans ve gerilim genellikle birlikte kontrol edilen iki kontrol değişkeni gibi davranır. Bu durumda frekans bağımsız bir etki olarak alınır ve belirli bir frekanstaki voltaj değeri, frekans değiştiğinde sürücünün mekanik özelliklerinin nasıl değişmesi gerektiğine, yani kritik anın nasıl değişmesi gerektiğine bağlı olarak belirlenir. frekansa bağlıdır. Böyle bir kontrol yasasını uygulamak için, U / f = sabit oranının sabitliğini sağlamak gerekir; burada U, stator üzerindeki voltajdır ve f, stator voltajının frekansıdır.
    Sabit aşırı yük kapasitesi, nominal güç faktörü ve verimlilik ile tüm hız kontrol aralığında motor pratikte değişmez.
    U / f düzenleme yasaları, motoru besleyen voltajın büyüklüğünü ve frekansını ilişkilendiren yasaları içerir (U / f = sabit, U / f2 = sabit ve diğerleri). Avantajları, bir grup elektrik motorunun aynı anda kontrol edilebilmesidir. Skaler kontrol, geri besleme sensörü kullanmadan 1:40'a kadar motor hızı kontrol aralığına sahip frekanslı elektrikli sürücünün çoğu pratik uygulaması için kullanılır. Skaler kontrol algoritmaları, motor torkunun ve konumlandırma modunun kontrolünün ve yönetiminin gerçekleştirilmesine izin vermez. Bu kontrol yönteminin en etkili uygulama alanı: fanlar, pompalar, konveyörler vb.

    vektör kontrolü

    Vektör kontrolü, yalnızca harmonik akımlar ve faz gerilimleri (skaler kontrol) üretmekle kalmayıp aynı zamanda motor manyetik akısının kontrolünü de sağlayan, senkron ve asenkron motorları kontrol etme yöntemidir. Vektör kontrolünün merkezinde gerilimlerin, akımların, akı bağlantılarının uzaysal vektörler olduğu fikri yatmaktadır.
    Temel ilkeler 20. yüzyılın 70'lerinde geliştirildi. Güç yarı iletken elektroniği alanındaki temel teorik araştırma ve ilerlemelerin bir sonucu olarak, mikroişlemci sistemleri Bugüne kadar, dünya çapındaki tahrik teknolojisi üreticileri tarafından seri olarak üretilen vektör kontrollü elektrikli sürücüler geliştirilmiştir.
    Asenkron bir elektrikli sürücüde vektör kontrolü ile geçici olaylar Stator ve rotor akımları değiştiğinde geçici işlemlerde rotor akı bağlantısının değiştiği, elektromanyetik torktaki değişim oranının azalmasına yol açan skaler düzenlemenin aksine, sabit bir rotor akı bağlantısını korumak mümkündür. Rotor akı bağlantısının sabit tutulabildiği bir vektör kontrol sürücüsünde, elektromanyetik tork, stator akım bileşeninin hızla değişmesiyle aynı hızda değişir (bir DC makinesinde armatür akımı değiştiğinde torktaki değişime benzer).
    Kontrol bağlantısındaki vektör kontrolü ile matematiksel model ayarlanabilir elektrikli tahrik. Vektör kontrol modları aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
    1. Kontrol bağlantısında kullanılan elektrik motorunun matematiksel modelinin doğruluğuna göre:
    . Elektrik motorunun parametrelerinin kontrol cihazı tarafından ek hassaslaştırma ölçümleri yapılmadan matematiksel bir modelin kullanılması (yalnızca kullanıcı tarafından girilen tipik motor verileri kullanılır);
    Elektrik motorunun parametrelerinin kontrol cihazı tarafından ek hassaslaştırma ölçümleriyle matematiksel bir modelin kullanılması, yani. stator/rotor aktif ve reaktif dirençleri, motor voltajı ve akımı.
    2. Hız geri bildiriminin (hız sensörü) varlığına veya yokluğuna göre vektör kontrolü aşağıdakilere ayrılabilir:
    Hız geri bildirimi olmadan motor kontrolü - bu durumda kontrol cihazı, motorun matematiksel modelinin verilerini ve stator ve / veya rotor akımının ölçülmesiyle elde edilen değerleri kullanır;
    Hız geri beslemeli motor kontrolü - bu durumda, cihaz yalnızca elektrik motorunun statorunun ve / veya rotorunun akımını ölçerek elde edilen değerleri değil (önceki durumda olduğu gibi) aynı zamanda verileri de kullanır. Bazı kontrol görevlerinde hız (konum) komutunun elektrikli tahrikiyle çalışmanın doğruluğunu artırmaya izin veren sensörden rotorun hızı (konumu).

    Vektör kontrolünün ana yasaları aşağıdakileri içerir:
    A. Stator ψ1'in manyetik akı bağlantısının sabitliğini sağlayan yasa (Evnesh /f sabitliğine karşılık gelir).
    B. Hava boşluğu ψ0'un manyetik akı bağlantısının sabitliğini sağlayan yasa (E / f'nin sabitliği);
    V. Rotorun manyetik akı bağlantısının sabitliğini (ψ2) sağlayan yasa (Evnut/f sabitliği).
    Stator akı bağlantısının sabitliğini koruma yasası, stator EMF'sinin alanın açısal frekansına sabit bir oranı korunurken uygulanır. Böyle bir yasanın ana dezavantajı, yüksek frekanslarda çalışırken motorun aşırı yük kapasitesinin azalmasıdır. Bunun nedeni artış Endüktif reaktans stator ve sonuç olarak artan yük ile stator ile rotor arasındaki hava boşluğundaki akı bağlantısında bir azalma.
    Sabit bir ana akışın sürdürülmesi, motorun aşırı yük kapasitesini arttırır, ancak kontrol sisteminin donanım uygulamasını zorlaştırır ve makinenin tasarımında değişiklik yapılmasını veya özel sensörlerin varlığını gerektirir.
    Sabit bir rotor akı bağlantısını korurken, motor torkunun maksimum değeri yoktur, ancak yük arttıkça ana manyetik akı artar, bu da manyetik devrelerin doygunluğuna ve dolayısıyla sabit bir rotorun korunmasının imkansızlığına yol açar akı bağlantısı.

    Statordaki voltaj frekansını değiştirerek asenkron bir elektrikli sürücü ile hız kontrol yasalarının karşılaştırmalı değerlendirilmesi

    Şekil 1, V.S.'nin çalışmasında gerçekleştirilen çeşitli frekans kontrol yasaları için Pn = 18,5 kW gücüne sahip asenkron bir motorun enerji performansına ilişkin teorik çalışmaların sonuçlarını göstermektedir. Petrushin ve Ph.D. A.A. Tankov "Çeşitli kontrol yasalarına sahip frekanslı bir elektrikli sürücüdeki asenkron motorun enerji göstergeleri." Bu motorun testi sırasında gerçekleştirilen bir deneyin sonuçları da burada verilmektedir (frekans kontrol yasası U/f = sabit). Motor, 500 - 2930 rpm hız aralığında 30,5 Nm'lik sabit bir torkla yüklendi.
    Elde edilen bağımlılıkları karşılaştırarak, düşük hızlar bölgesinde ikinci grubun kontrol yasalarını kullanırken verimliliğin %7-21 daha yüksek ve güç faktörünün %3-7 daha düşük olduğu sonucuna varabiliriz. Hız arttıkça farklar azalır.

    Şekil 1. Kontrol aralığında verimlilik (a) ve cosφ (b)'deki değişiklik: 1 - deneysel bağımlılıklar; farklı kontrol yasaları için hesaplanan bağımlılıklar: 2 - U/f = sabit, 3 - Evnesh /f = sabit, 4 - Е/f= sabit, 5 - Evnut /f= sabit.
    Böylece, vektör kontrol yasaları sadece daha iyi yönetim Statik olarak elektrikli tahrik ve dinamik modlar aynı zamanda motorun verimliliğinde ve buna bağlı olarak tüm tahrikte bir artış. Bununla birlikte, akı bağlantısının sabitliğini koruyan tüm yasaların kendi bazı dezavantajları vardır.
    Akı bağlantısının sabitliğini koruyan yasaların ortak bir dezavantajı şunlardır: motora yerleştirilmiş sensörlerin varlığı nedeniyle düşük güvenilirlik ve motor, nominalden daha düşük bir yük torkuyla çalışırken çelikteki kayıplar. Bu kayıplar, çeşitli çalışma modlarında sabit bir nominal akı bağlantısını sürdürme ihtiyacından kaynaklanmaktadır.
    Yük torkunun (kayma) büyüklüğüne bağlı olarak statorun (rotor) manyetik akısını düzenleyerek motorun verimliliğini önemli ölçüde artırmak mümkündür. Bu tür bir kontrolün dezavantajları, makinenin manyetik akısının bir miktar gecikmeyle geri yüklenmesi nedeniyle rotorun zaman sabitinin büyük değeri nedeniyle sürücünün düşük dinamik özellikleri ve teknik uygulamanın karmaşıklığıdır. kontrol sistemi.
    Uygulamada, şaft üzerinde sabit bir direnç momentiyle çalışan ve sık şok yük uygulamalarıyla çalışan dinamik elektrikli sürücüler için sabit manyetik akıya sahip bir yasa grubu yaygınlaşmıştır. Şaft üzerindeki yükün bir fonksiyonu olarak manyetik akıyı düzenleyen kanunlar grubu, düşük dinamik elektrikli tahrikler ve "fan" yüklü tahrikler için kullanılır.

    • öğretici

    - Vektör kontrolü nedir?
    - Akımı 90 derecede tutun.

    Elektrik motorlarının "vektör kontrolü" terimi, en azından bir şekilde bir mikrodenetleyici kullanarak bir AC motorun nasıl kontrol edileceği sorusuyla ilgilenen herkese aşinadır. Bununla birlikte, genellikle elektrikli sürücülerle ilgili herhangi bir kitapta, vektör kontrolüyle ilgili bölüm sonlara doğru bir yerdedir ve kitabın diğer tüm bölümlerine referanslar içeren bir dizi zor formülden oluşur. Neden bu konuyu hiç anlamak istemiyorsunuz? Ve hatta en çok basit açıklamalar hala diferansiyel denge denklemleri, vektör diyagramları ve bir sürü başka matematikle yollarına devam ediyorlar. Bu nedenle, mat.chasti'yi kullanmadan motoru bir şekilde döndürmek için yaklaşık olarak bu tür girişimler var. Ama aslında, "parmaklarda" çalışma prensibini anlarsanız, vektör kontrolü çok basittir. Ve orada gerekirse formüllerle uğraşmak daha eğlenceli olacak.

    Senkron bir makinenin çalışma prensibi

    En basit AC motorun çalışma prensibini düşünün - kalıcı mıknatıslı senkron bir makine. Uygun bir örnek pusuladır: manyetik iğnesi senkron bir makinenin rotorudur ve Dünyanın manyetik alanı statorun manyetik alanıdır. Harici bir yük olmadan (ve pusulada okun titreşimlerini azaltan sürtünme ve sıvı dışında hiçbir yük yoktur), rotor her zaman stator alanı boyunca yönlendirilir. Pusulayı tutarsak ve Dünya'yı onun altında döndürürsek, ok onun peşinden dönecek ve pusulanın içindeki sıvıyı karıştırma işini yapacaktır. Ancak biraz daha basit bir yol var - örneğin alanı çok daha güçlü olan, uçlarında kutupları olan bir çubuk şeklinde harici bir mıknatıs alabilirsiniz. manyetik alan Dünya, onu yukarıdan pusulaya getir ve mıknatısı döndür. Ok dönen manyetik alanı takip edecektir. Gerçek bir senkron motorda, stator alanı elektromıknatıslar (akım taşıyan bobinler) tarafından oluşturulur. Buradaki sargı şemaları karmaşıktır, ancak prensip aynıdır - stator ile doğru yöne yönlendirilmiş ve doğru genliğe sahip bir manyetik alan yaratırlar. Aşağıdaki şekle bakalım (Şekil 1). Merkezde bir mıknatıs var - senkron bir motorun rotoru (pusulanın "iğnesi") ve yanlarda iki elektromıknatıs var - her biri kendi manyetik alanını yaratan, biri dikey eksende, diğeri dikey eksende olan bobinler. yatay.


    Şekil 1. Senkron bir elektrik makinesinin çalışma prensibi

    Bobinin manyetik akısı, içindeki akımla orantılıdır (ilk yaklaşımda). Rotorun bulunduğu yerdeki statordan gelen manyetik akı ile ilgileneceğiz, yani. şeklin merkezinde (kenar efektlerini, saçılmayı ve diğer her şeyi ihmal ediyoruz). İki dikey bobinin manyetik akıları vektörel olarak eklenir ve rotorla etkileşim için ortak bir akı oluşturulur. Ancak akı, bobindeki akımla orantılı olduğundan, akım vektörlerini doğrudan akı ile hizalayarak çizmek uygundur. Şekil bazı akımları göstermektedir Ve sırasıyla α ve β eksenleri boyunca manyetik akı oluşturur. Toplam stator akım vektörü Dır-dir eş yönlü bir stator manyetik akısı yaratır. Onlar. Aslında Dır-dir Pusulaya getirdiğimiz ancak elektromıknatıslar - akımlı bobinler tarafından oluşturulan harici bir mıknatısı simgelemektedir.
    Şekilde rotor isteğe bağlı bir konuma yerleştirilmiştir, ancak bu konumdan itibaren rotor, stator manyetik akısına göre dönme eğiliminde olacaktır, yani. vektöre göre Dır-dir(bu durumda rotorun konumu gösterilmiştir noktalı çizgi). Buna göre akım yalnızca faza uygulanırsa α , söylemek \u003d 1A, rotor yatay olarak duracaktır ve eğer β ise dikey olarak ve eğer uygularsanız = -1A ise 180 derece dönecektir. Akım sağlarsanız sinüs kanununa göre ve zamanın kosinüs kanununa göre dönen bir manyetik alan oluşacaktır. Rotor onu takip edecek ve dönecektir (pusula iğnesinin bir mıknatısın dönüşünü elle takip etmesi gibi). Bu temel prensip senkron makinenin çalışması bu durum bir çift artı ile iki fazlı.
    Rotor milinin açısal konumuna ve akım vektörüne bağlı olarak motor torkunun bir grafiğini çizelim. Dır-dir stator - senkron motorun açısal karakteristiği. Bu bağımlılık sinüzoidaldir (Şekil 2).


    Şekil 2. Senkron bir makinenin açısal karakteristiği (moment ve açı işaretleriyle ilgili bazı tarihsel karışıklıklar vardır, bu nedenle karakteristik genellikle yatay eksene göre ters çizilir).

    Bu grafiği pratikte elde etmek için, rotor miline bir tork sensörü yerleştirebilir, ardından herhangi bir akım vektörünü açabilirsiniz; örneğin, basitçe α fazına akım uygulayabilirsiniz. Rotor sıfır olarak alınması gereken ilgili konuma dönecektir. Ardından, tork sensörü aracılığıyla "eller" ile rotoru döndürmeniz ve grafikteki açıyı her noktada sabitlemeniz gerekir. θ Döndükleri ve sensörün gösterdiği an. Onlar. motorun "manyetik yayını" tork sensöründen geçirmeniz gerekir. En büyük an, mevcut vektöre (başlangıçtan itibaren) 90 derecelik bir açıda olacaktır. Ortaya çıkan maksimum tork Mmax'ın genliği, uygulanan akım vektörünün genliği ile orantılıdır. 1A uygulanırsa, M max = 1 N∙m (newton * metre, tork birimi) elde edilir, 2A uygulanırsa M max = 2 N∙m elde edilir.

    Bu karakteristikten, rotor akım vektörüne 90° açıda olduğunda motorun en büyük torku geliştirdiği sonucu çıkar. Mikrodenetleyici üzerinde bir kontrol sistemi oluştururken motordan minimum kayıpla maksimum torku almak istediğimizden ve kayıplar her şeyden önce sargılardaki akım olduğundan, akım vektörünü ayarlamak en mantıklısıdır. rotorun manyetik alanına her zaman 90 ° açıyla, yani. Şekil 1'deki mıknatısa dik. Her şeyi tam tersi şekilde değiştirmek gerekir - rotor ayarladığımız mevcut vektöre gitmez, ancak mevcut vektörü, orada nasıl dönerse dönsün, her zaman rotora 90 ° açıyla ayarlarız. yani Geçerli vektörü rotora "çivileyin". Motorun momentini akımın genliğine göre ayarlayacağız. Genlik ne kadar büyük olursa, moment o kadar yüksek olur. Ve dönme frekansı, sargılardaki akımın frekansı artık "bizim" işimiz değil - ne olacak, rotor nasıl dönecek, öyle olacak - şaft üzerindeki anı kontrol ediyoruz. Garip bir şekilde, buna vektör kontrolü denir - stator akım vektörünü rotor manyetik alanına 90 ° olacak şekilde kontrol ettiğimizde. Her ne kadar bazı ders kitapları daha geniş tanımlar verse de, vektör kontrolü genellikle "vektörlerin" dahil olduğu herhangi bir kontrol yasası olarak adlandırılır, ancak genellikle vektör kontrolü yukarıdaki kontrol yöntemi olarak anlaşılır.

    Vektör kontrol yapısı oluşturma

    Peki pratikte vektör kontrolü nasıl sağlanır? Açıkçası, 90 ° 'ye göre ölçülecek bir şeyin olması için öncelikle rotorun konumunu bilmeniz gerekir. Bunu aslında konum sensörünü rotor miline takarak yapmak en kolay yoldur. Daha sonra, fazlarda istenen akımları koruyarak bir akım vektörünün nasıl oluşturulacağını bulmanız gerekir. α Ve β . Motora akım değil gerilim uyguluyoruz... Ama bir şeyi desteklemek istediğimiz için onu ölçmemiz gerekiyor. Bu nedenle vektör kontrolü için faz akım sensörlerine ihtiyaç vardır. Daha sonra, vektör kontrol yapısını mikrodenetleyici üzerinde geri kalan her şeyi yapacak bir program biçiminde birleştirmeniz gerekir. Bu açıklamanın "baykuş nasıl çizilir" talimatına benzememesi için dalışa devam edelim.
    Bir yazılım PI (oransal-integral) akım kontrolörü ve PWM kullanarak mikrodenetleyici tarafından akımı koruyabilirsiniz. Örneğin bir faz α için akım regülatör yapısı aşağıda gösterilmiştir (Şekil 3).


    Şekil 3. Bir faz için akım döngüsü kontrol yapısı

    İşte mevcut ayar ben α_set- belirli bir sabit, bu faz için korumak istediğimiz akım, örneğin 1A. Görev, açıklanan yapısı yukarıda gösterilen akım regülatör toplayıcıya gider. Okuyucu PI denetleyicinin nasıl çalıştığını bilmiyorsa, o zaman ne yazık ki ah. Bunların yalnızca bir kısmını tavsiye edebilirim. Çıkış akımı regülatörü faz voltajını ayarlar . Gerilim, mikro denetleyicinin PWM zamanlayıcıları için görev döngülerini (karşılaştırma ayarları) hesaplayan ve bunu oluşturmak için dört anahtarlı köprü invertöründe bir PWM oluşturan PWM bloğuna beslenir. . Algoritma farklı olabilir, örneğin pozitif bir PWM voltajı için, sağ raf voltaj ayarıyla orantılıdır, alt anahtar solda kapalıdır, negatif PWM için soldaki ve alttaki anahtar kapalıdır. doğru. Ölü zamanı eklemeyi unutmayın! Sonuç olarak böyle bir yapı, voltajın kaynağı nedeniyle yazılımı “akım kaynağı” haline getiriyor: ihtiyacımız olan değeri ayarlıyoruz ben α_set, A bu yapı belli bir hızla uygular.

    Ayrıca, belki de bazı okuyucular, vektör kontrol yapısından önce konunun küçük olduğunu düşünmüşlerdir - regülatörün her fazı için iki akım regülatörü koymanız ve rotor konumundan açıya bağlı olarak bunlar üzerinde bir görev oluşturmanız gerekir. sensör (RPS), yani ör. bu yapıya benzer bir şey yapın (Şekil 4):


    Şekil 4. Yanlış (saf) vektör kontrol yapısı

    Bunu yapamazsın. Rotor döndüğünde değişkenler ben α_set Ve ben β_set sinüzoidal olacaktır, yani mevcut regülatör ayarı her zaman değişecektir. Kontrolörün hızı sonsuz değildir, bu nedenle görev değiştirildiğinde hemen çalışmaz. Görev sürekli değişiyorsa, düzenleyici her zaman ona yetişecek, asla ulaşamayacaktır. Ve motorun dönme hızının artmasıyla birlikte, gerçek akımın verilenden gecikmesi, akım ile rotor mıknatısı arasında istenen 90 ° açının buna benzer olması bitene kadar giderek daha fazla olacaktır. hepsi ve vektör kontrolü böyle olmaktan çıkıyor. Bu nedenle bunu farklı yapıyorlar. Doğru yapı aşağıdaki gibidir (Şekil 5):


    Şekil 5. İki fazlı senkron makine için vektör sensör kontrolünün yapısı

    Buraya iki blok eklendi - BKP_1 ve BKP_2: koordinat dönüşüm blokları. Çok yapıyorlar basit şey: Giriş vektörünü verilen açı kadar döndürün. Ayrıca BPK_1 +'ya döner ϴ , ve BKP_2 açık - ϴ . Aralarındaki tüm fark bu. Yabancı literatürde bunlara Park dönüşümleri denir. BKP_2 sabit eksenlerden gelen akımlar için koordinat dönüşümü yapar α Ve β , motor statörüne, dönen eksenlere bağlı D Ve Q motor rotoruna bağlı (rotor konum açısı kullanılarak) ϴ ). Ve BKP_1, voltajın eksenler boyunca ayarlanmasından ters dönüşümü yapar D Ve Q eksenlere geçiş yapar α Ve β . Koordinatları dönüştürmek için formüller vermiyorum ama bunlar basit ve bulunması çok kolay. Aslında okul geometrisinden daha karmaşık bir şey yoktur (Şekil 6):


    Şekil 6. Motor statörüne bağlı sabit eksenler α ve β'dan dönen eksenlere koordinat dönüşümleri D Ve Q rotora bağlı

    Yani, regülatörlerin görevini "döndürmek" yerine (önceki yapıda olduğu gibi), girişleri ve çıkışları döner ve regülatörlerin kendisi statik bir modda çalışır: akımlar D, Q ve kararlı durumdaki regülatörlerin çıkışları sabittir. eksenler D Ve Q Eksen denetleyicisi rotorla birlikte dönerken (rotor konum sensöründen gelen sinyal onları bu şekilde döndürür) Q makalenin başında “rotor alanına dik” olarak adlandırdığım akımı, yani tork üreten bir akım olan akımı tam olarak düzenler ve akım D"rotor mıknatısı" ile birlikte yönlendirildiği için buna ihtiyacımız yok ve sıfıra ayarlıyoruz. Böyle bir yapı, ilk yapının dezavantajından korunmuştur - mevcut düzenleyiciler bir yerlerde bir şeyin döndüğünü bile bilmiyorlar. Statik modda çalışırlar: akımlarının her birini ayarlarlar, belirli bir voltaja ulaşırlar - işte bu, onlardan bir rotor gibi kaçmayın, bundan haberi bile olmayacak: tüm işi koordinat dönüşüm birimleri yapıyor dönerken.

    "Parmaklarda" açıklamak için bazı benzetmeler yapabilirsiniz.

    Doğrusal trafik için örneğin bir şehir içi otobüs olsun. Sürekli hızlanır, sonra yavaşlar, sonra geri döner ve genellikle istediği gibi davranır: Bu, motorun rotorudur. Ayrıca yakınlarda paralel giden bir arabadasınız: göreviniz otobüsün tam ortasında olmak: "90 ° tutun", mevcut düzenleyiciler sizsiniz. Otobüs sürekli hız değiştiriyorsa sizin de hızı buna göre değiştirmeli ve sürekli takip etmelisiniz. Ama şimdi sizin için "vektör kontrolü" yapalım. Otobüse bindiniz, ortada durdunuz ve tırabzana tutundunuz - tıpkı bir otobüs gibi, kaçmayın, "otobüsün ortasında olma" göreviyle kolayca başa çıkabilirsiniz. Benzer şekilde, rotorun d, q dönme eksenlerinde "yuvarlanan" akım regülatörleri de kolay bir yaşam sürerler.


    Yukarıdaki yapı gerçekten işe yarıyor ve modern elektrikli tahriklerde kullanılıyor. Yalnızca çapraz bağlantının telafisi, çeşitli kısıtlamalar, alan zayıflaması vb. gibi bir dizi küçük "iyileştirmeden" yoksundur ve bunlar olmadan artık bunu yapmak geleneksel değildir. Ancak temel prensip tam da budur.

    Ve eğer tahrik torkunu değil, yine de hızı (doğru açısal hıza, dönme hızına göre) düzenlemeniz gerekiyorsa? O zaman başka bir PI kontrol cihazı koyarız - hız kontrol cihazı (RS). Girişte hız referansını veriyoruz ve çıkışta tork referansını veriyoruz. Eksen akımından beri Q torkla orantılıdır, hız kontrol cihazının çıkışını doğrudan eksen akım kontrol cihazının girişine basitleştirmek mümkündür Q, şu şekilde (Şekil 7):


    Şekil 7. Vektör kontrolü için hız kontrol cihazı
    Burada ZI, yoğunluk ayarlayıcıdır, motorun istenilen hızda hızlanmasını sağlayacak şekilde çıkışını yumuşak bir şekilde değiştirir ve hız ayarlanana kadar tam akımda ilerlemez. Geçerli hız ω rotor konum sensörünün tutucusundan alınır, çünkü ω açısal konumun türevidir ϴ . Ya da sensör darbeleri arasındaki süreyi tespit edebilirsiniz ...

    Aynısı üç fazlı bir motor için nasıl yapılır? Aslında özel bir şey yok, başka bir blok ekliyoruz ve PWM modülünü değiştiriyoruz (Şekil 8).


    Şekil 8. Üç fazlı senkron makine için vektör sensör kontrolünün yapısı

    Üç fazlı akımlar da tıpkı iki fazlı akımlar gibi tek bir amaca hizmet eder; bir stator akım vektörü oluşturmak Dır-dir, istenilen yöne yönlendirilmiş ve istenilen genliğe sahip. Bu yüzden üç fazlı akımlar basitçe iki fazlı olarak yeniden hesaplayabilir ve ardından iki fazlı bir makine için önceden monte edilmiş olan aynı kontrol sistemini bırakabilirsiniz. İngilizce literatürde böyle bir "yeniden hesaplamaya" Clarke dönüşümü (Edith Clarke odur), bizim durumumuzda faz dönüşümleri denir. Şekil 8'deki yapıda sırasıyla bu işlem faz dönüşümleri bloğu tarafından gerçekleştirilir. Yine okul geometri dersi kullanılarak yapılmıştır (Şekil 9):


    Şekil 9. Faz dönüşümleri - üç fazdan ikiye. Kolaylık olması açısından, I s vektörünün genliğinin fazdaki akımın genliğine eşit olduğunu kabul ediyoruz.

    Yorumlara gerek olduğunu düşünmüyorum. C fazının akımı hakkında birkaç söz. Motorun üç fazı bir yıldıza bağlı olduğundan ve Kirchhoff yasasına göre iki fazdan geçen her şeyin akması gerektiğinden oraya bir akım sensörü koymanıza gerek yoktur. üçüncüsünden (tabii ki motorunuzun yalıtımı kırık değilse ve yarısı gövdenin herhangi bir yerinde sızıntı yapmamışsa), böylece C fazının akımı, A ve B fazlarının akımlarının skaler toplamı olarak hesaplanır. Eksi işareti. Her ne kadar bazen ölçüm hatasını azaltmak için üçüncü sensör takılı olsa da.

    Ayrıca PWM modülünün tamamen yeniden işlenmesine ihtiyacınız var. Genellikle üç fazlı motorlar için üç fazlı altı anahtarlı bir invertör kullanılır. Şekilde gerilim referansı hala iki fazlı eksenlerde alınmaktadır. PWM modülünün içinde, ters faz dönüşümleri kullanılarak bu, şu anda motora uygulanması gereken A, B, C fazlarının voltajlarına dönüştürülebilir. Ama bundan sonra ne yapmalı ... Seçenekler mümkündür. Saf yöntem, her invertör rafına istenen voltaj artı 0,5 ile orantılı bir görev döngüsü vermektir. Buna sinüzoidal PWM denir. Yazarın habrahabr.ru/post/128407'de kullandığı yöntem budur. Bu yöntemde, gerilim invertörünün bu yöntemle gereğinden az kullanılması dışında her şey yolundadır; maksimum voltaj Elde edilecek olan değer, daha gelişmiş bir PWM yöntemi kullanırsanız elde edebileceğinizden daha az olacaktır.

    Hadi sayalım. Endüstriyel bir güç kaynağı tarafından desteklenen klasik bir frekans dönüştürücünüz olsun üç fazlı ağ 380V 50Hz. Burada 380V doğrusal (fazlar arası) çalışma gerilimidir. Dönüştürücüde bir doğrultucu bulunduğundan, bu voltajı düzeltecek ve DC bara, genlik doğrusal voltajına eşit bir voltaja sahip olacaktır; 380∙√2=540VDC (en azından yük yok). PWM modülünde sinüzoidal hesaplama algoritmasını uygularsak, yapabileceğimiz maksimum faz voltajının genliği, DC barasındaki voltajın yarısına eşit olacaktır, yani. 540/2=270V. Şimdiki aşamayı yeniden hesaplayalım: 270/√2=191V. Ve şimdi mevcut doğrusala geçelim: 191∙√3=330V. Şimdi karşılaştırabiliriz: 380V aldık ve 330V çıktı ... Ve bu tür PWM ile daha fazlası imkansız. Bu sorunu düzeltmek için PWM vektör tipi kullanılır. İçinde çıkış yine 380V olacaktır (ideal durumda, tüm voltaj düşüşlerini hesaba katmadan). Vektör PWM yönteminin vektör motor kontrolü ile hiçbir ilgisi yoktur. Sadece gerekçelendirmesinde yine biraz okul geometrisi kullanılmış, bu yüzden buna vektör deniyor. Ancak parmaklar üzerindeki çalışması açıklanamadığı için okuyucuyu kitaplara (makalenin sonunda) veya Wikipedia'ya göndereceğim. Ayrıca sinüzoidal ve vektör PWM'nin işleyişindeki farka biraz ipucu veren bir resim de verebilirim (Şekil 10):


    Şekil 10. Skaler ve vektör PWM için faz potansiyellerinin değişimi

    Pozisyon sensörlerinin türleri

    Bu arada, vektör kontrolü için hangi konum sensörleri kullanılıyor? En yaygın olarak dört tip sensör kullanılır. Bunlar dörtlü artımlı kodlayıcı, Hall elemanı kodlayıcı, mutlak konum kodlayıcı ve selsyn kodlayıcıdır.
    Dörtlü kodlayıcı rotorun mutlak konumunu vermez - darbeleriyle yalnızca ne kadar seyahat ettiğinizi belirlemenize olanak tanır, ancak nereden ve nereden geldiğinizi belirlemez (başlangıç ​​ve bitiş, rotor mıknatısının konumuyla ilişkili olduğundan). Bu nedenle senkron bir makinenin vektör kontrolüne tek başına uygun değildir. Referans işareti (endeksi) durumu biraz kurtarır - mekanik devir başına birdir, eğer ona ulaşırsanız, o zaman mutlak konum bilinir ve ondan karesel bir sinyalle ne kadar seyahat ettiğinizi zaten sayabilirsiniz. Peki işin başında bu etikete nasıl ulaşılır? Genel olarak bu her zaman uygun değildir.
    Salon elemanı sensörü kaba bir sensördür. Devir başına yalnızca birkaç darbe üretir (Hall elemanlarının sayısına bağlı olarak, üç fazlı motorlar için genellikle üç, yani altı darbe vardır), konumu mutlak terimlerle bilmenize olanak tanır, ancak düşük doğrulukla. Doğruluk genellikle akım vektörünün açısını korumak için yeterlidir, böylece motor en azından ileri doğru hareket eder ve geriye doğru hareket etmez, ancak tork ve akımlar titreşir. Motor hızlandıysa, sensörden gelen sinyali zaman içinde programlı olarak tahmin etmeye başlayabilirsiniz; kaba ayrık bir açıdan doğrusal olarak değişen bir açı oluşturun. Bu, motorun kabaca sabit bir hızda döndüğü varsayımına dayanarak yapılır (Şekil 11):


    Şekil 11. Üç fazlı bir makine için Hall elemanları üzerindeki konum sensörünün çalışması ve sinyalinin ekstrapolasyonu

    Servo motorlar için genellikle bir kodlayıcı ve Hall sensörünün bir kombinasyonu kullanılır. Bu durumda, bunların işlenmesi için tek bir yazılım modülü oluşturmak ve her ikisinin de dezavantajlarını ortadan kaldırmak mümkündür: yukarıda verilen açıyı tahmin etmek, ancak zamana göre değil, kodlayıcıdan gelen işaretlere göre. Onlar. İçeride, Hall sensörünün önünden önüne doğru bir kodlayıcı çalışır ve her bir Hall cephesi, geçerli mutlak açısal konumu açıkça başlatır. Bu durumda, Hall sensörünün ön kısmına ulaşana kadar sürücünün yalnızca ilk hareketi optimumun altında olacaktır (90 °'nin altında değil). Bu durumda ayrı bir sorun, her iki sensörün ideal olmamasının işlenmesidir - simetrik ve tekdüze Hall elemanları nadiren mevcuttur ...

    Daha da pahalı uygulamalarda, mutlak kodlayıcı mutlak konumu anında veren ve yukarıda anlatılan sorunları yaşamamanızı sağlayan dijital arayüze (mutlak kodlayıcı) sahiptir.

    Motor çok sıcaksa ve açı ölçüm doğruluğunun artırılması gerekiyorsa "analog" kullanın selsyn sensörü(çözümleyici, dönen transformatör). O küçük elektrik makinesi sensör olarak kullanılır. Şekil 1'de ele aldığımız senkron makinede mıknatısların yerine yüksek frekanslı sinyal uyguladığımız başka bir bobinin olduğunu düşünün. Rotor yataysa, sinyal yalnızca faz stator bobininde indüklenecektir. α , eğer dikeyse, o zaman yalnızca β 180 derece çevirirseniz sinyalin fazı değişecek ve ara pozisyonlarda sinüs / kosinüs yasasına göre ileri geri indüklenecektir. Buna göre iki bobinde sinyalin genliği ölçülerek bu genliğin oranı ve faz kayması da konumu belirleyebilir. Ana makineye sensör gibi bir makine takarak rotorun konumunu öğrenebilirsiniz.
    Özellikle elektronik çip üretimi gibi ultra yüksek hassasiyetli uygulamalar için çok daha egzotik konum sensörleri bulunmaktadır. Herhangi fiziksel olaylar yalnızca konumu en doğru şekilde bilmek için. Onları dikkate almayacağız.

    Vektör kontrolünü basitleştirme

    Anladığınız gibi, vektör kontrolü oldukça zorludur - konum sensörlerini ve mevcut sensörleri ayarlayın ve PWM vektörünü ona ayarlayın ve mikro denetleyicinin tüm bu matematiği hesaplaması zaten mümkün değil. Bu nedenle, basit uygulamalar basitleştirin. Başlangıç ​​olarak sensörsüz vektör kontrolü yaparak konum sensörünü ortadan kaldırabilirsiniz. Bunu yapmak için sarı dikdörtgenin içinde bulunan biraz daha matematiksel sihir kullanın (Şekil 12):


    Şekil 12. Sensörsüz vektör kontrol yapısı

    Gözlemci, motora uygulanan voltaj (örneğin, PWM modülü görevinden) ve sensörlerden motordaki akımlar hakkında bilgi alan bir bloktur. Gözlemcinin içinde bir elektrik motoru modeli çalışır ve kabaca söylemek gerekirse, statordaki akımları gerçek bir motordan ölçülen akımlara ayarlamaya çalışır. Başarılı olursa, şaft içinde simüle edilen rotorun konumunun da gerçek konumla örtüştüğünü ve vektör kontrolü ihtiyaçları için kullanılabileceğini varsayabiliriz. Tabii ki bu oldukça basitleştirilmiş. Bu tür gözlemcilerin türleri saymakla bitmez. "Elektrikli tahrik" uzmanlığındaki her yüksek lisans öğrencisi, bir şekilde diğerlerinden daha iyi olan kendisininkini icat etmeye çalışıyor. Temel prensip elektrik motorunun EMF'sini izlemektir. Bu nedenle çoğu zaman sensörsüz bir kontrol sistemi yalnızca nispeten kısa bir süre çalıştırılabilir. yüksek frekans EMF'nin büyük olduğu rotasyon. Ayrıca bir sensörün varlığına kıyasla bir takım dezavantajları da vardır: motorun parametrelerini bilmeniz gerekir, sürücünün hızı sınırlıdır (hız önemli ölçüde değişirse, gözlemcinin onu takip edecek zamanı olmayabilir ve " bir süreliğine yalan söylemek, hatta tamamen "parçalanmak"), gözlemciyi kurmak bütün bir prosedürdür, yüksek kaliteli çalışması için motordaki voltajı tam olarak bilmeniz, akımlarını doğru bir şekilde ölçmeniz vb. gerekir.

    Başka bir basitleştirme seçeneği daha var. Örneğin, "otomatik geçiş" olarak adlandırılan işlemi yapabilirsiniz. Bu durumda, üç fazlı bir motor için karmaşık PWM yöntemi terk edilir, karmaşık vektör yapısı terk edilir ve motor fazları, bazen herhangi bir akım sınırlaması olmadan bile Hall elemanları üzerindeki konum sensörü tarafından basitçe açılır. Fazlardaki akım sinüzoidal değil, trapezoidal, dikdörtgen veya daha da bozuktur. Ancak fazların açılma anını seçerek ortalama akım vektörünün hala "rotor mıknatısına" 90 derece açıda olduğundan emin olmaya çalışıyorlar. Bu durumda enerjilendirilen faz da dahil olmak üzere motor fazında akımın ne zaman artacağı bilinmemektedir. Düşük hızda, makinenin EMF'sinin karıştığı yüksek hızda, daha yavaş ve akım artış hızı motor endüktansına vb. bağlı olduğunda daha hızlı yapar. Bu nedenle, fazlar tam olarak doğru zamanda dahil edilse bile, ortalama akım vektörünün şu şekilde olacağı kesinlikle bir gerçek değildir: Doğru yer ve istenen fazda - optimum 90 dereceye göre hem önde olabilir hem de gecikebilir. Bu nedenle, bu tür sistemlerde, "komütasyon ilerlemesi" ayarı getirilir - aslında, motor fazına voltajın ne kadar erken uygulanması gerektiği tam zamanıdır, böylece akım vektörünün fazı, sonuç olarak akım vektörünün fazına daha yakın olur. 90 derece. Basit bir ifadeyle buna "zamanlamaların ayarlanması" denir. Otomatik anahtarlama sırasında elektrik motorundaki akım sinüzoidal olmadığından, yukarıda tartışılan sinüzoidal makineyi alıp bu şekilde kontrol edersek, şaft üzerindeki moment titreşecektir. Bu nedenle, otomatik anahtarlama için tasarlanmış motorlarda, rotorun ve statorun manyetik geometrisi, onları bu tür kontrole daha uygun hale getirmek için genellikle özel bir şekilde değiştirilir: bu tür makinelerin EMF'si, çalıştıkları için trapez şeklinde yapılır. Otomatik geçiş modunda daha iyi. Otomatik komutasyon için optimize edilmiş senkron makinelere fırçasız doğru akım motorları (BLDC) veya İngilizce BLDC (Fırçasız Doğru Akım Motoru) adı verilir. Otomatik anahtarlama moduna sıklıkla valf modu da denir ve onunla çalışan motorlar valf olanlardır. Ancak bunların hepsi, özü hiçbir şekilde etkilemeyen farklı isimlerdir (ancak tecrübeli elektrikli sürücüler, bu isimlerle ilgili konularda genellikle SPGS'den muzdariptir). Bu tür makinelerin çalışma prensibini gösteren güzel bir video var. Rotoru dışarıda ve statoru içeride olacak şekilde ters çevrilmiş bir motoru göstermektedir:

    Ancak bu tür motorlar ve kontrol sisteminin donanımı hakkında bir dizi makale var.

    Hatta daha da büyük bir basitleştirmeye bile gidebilirsiniz. Sargıları, bir faz her zaman "serbest" olacak ve ona PWM uygulanmayacak şekilde değiştirin. Daha sonra içindeki EMF'yi (faz bobininde indüklenen voltaj) ölçebilir ve bu voltaj sıfırdan geçtiğinde bunu rotor konum sensörü sinyali olarak kullanabilirsiniz, çünkü bu indüklenen voltajın fazı tam olarak rotorun konumuna bağlıdır. Çeşitli basit sürücülerde, örneğin uçak modeli pervaneleri için "regülatörlerde" yaygın olarak kullanılan sensörsüz otomatik anahtarlama ortaya çıkıyor. Aynı zamanda, makinenin EMF'sinin yalnızca nispeten yüksek bir hızda göründüğü unutulmamalıdır, bu nedenle, bu tür kontrol sistemlerinin başlatılması için, motor rotorunun sağlanan akımı takip edeceğini umarak fazları yavaşça sıralar. EMF göründüğü anda otomatik değiştirme modu etkinleştirilir. Bu nedenle, sensörsüz bir sistem (çok basit ve çoğu zaman karmaşık), örneğin bir arabanın (veya modelinin) çekiş tahriki için motorun sıfıra yakın hızlarda tork geliştirebilmesi gereken görevler için uygun değildir. , bazı mekanizmaların servo sürücüsü vb. P. Ancak sensörsüz sistem, kullanıldığı pompa ve fanlar için başarıyla uygundur.

    Ancak bazen daha da basitleştirmeler yapılır. Fazları özel bir mekanik anahtarla değiştirerek mikro denetleyiciyi, tuşları, konum sensörlerini ve diğer şeyleri tamamen bırakabilirsiniz (Şekil 13):


    Şekil 13. Sargıları değiştirmek için mekanik anahtar

    Dönme sırasında rotorun kendisi, rotordaki akım alternatif olarak akarken, sargıların parçalarını değiştirerek onlara uygulanan voltajı değiştirir. Komütatör, maksimum tork elde etmek için rotor ve statorun manyetik akısı yine 90 dereceye yakın olacak şekilde konumlandırılır. Bu tür motorlara safça DC motorlar denir, ancak tamamen haksız yere: içeride, kolektörden sonra akım hala değişiyor!

    Çözüm

    Tüm elektrikli makineler benzer şekilde çalışır. Elektrikli tahrik teorisinde, başkalarının çalışmalarının azaltıldığı bir "genelleştirilmiş elektrikli makine" kavramı bile vardır. Makalede gösterilen “parmaklarda” açıklamalar hiçbir şekilde mikrodenetleyici kodu yazma konusunda pratik bir rehber olamaz. Makale, bu vektör kontrolünün uygulanması için gereken bilgilerin yüzde birinin iyi olduğunu düşündü. Pratikte bir şeyler yapabilmek için öncelikle TAU'yu en azından PI denetleyicinin nasıl çalıştığını anlayacak düzeyde bilmeniz gerekir. O zaman hala çalışmaya ihtiyacın var matematiksel açıklama hem senkron makine hem de vektör kontrol sentezi. Ayrıca PWM vektörünü inceleyin, kutup çiftlerinin ne olduğunu öğrenin, makine sargılarının türleri hakkında bilgi edinin ve daha fazlasını yapın. Bu, “Anuchin A.S. Elektrikli tahrik kontrol sistemleri” adlı son kitapta yapılabilir. MPEI, 2015 "ve ayrıca" Kalachev Yu. N. Vektör düzenlemesi (uygulama notları) ". Okuyucu, sürücüyle ilgili "eski" ders kitaplarının formüllerine dalmaması konusunda uyarılmalıdır; burada asıl odak noktası, herhangi bir mikro denetleyici ve konum sensörü olmadan doğrudan üç fazlı bir endüstriyel ağdan çalıştırıldığında elektrik motorlarının özelliklerini dikkate almaktır. Bu durumda motorların davranışı karmaşık formüller ve bağımlılıklarla tanımlanır, ancak vektör kontrolü sorunu için bunların neredeyse hiçbir faydası yoktur (sadece kişisel gelişim için çalışılırsa). Eski ders kitaplarının tavsiyelerine özellikle dikkat etmelisiniz; örneğin, senkron bir makinenin maksimum anında çalışmaması gerektiği söylenir, çünkü oradaki iş dengesizdir ve devrilme tehlikesiyle karşı karşıyadır - vektör kontrolü için, hepsi bu “kötü bir tavsiyedir”.

    Hangi mikrodenetleyici üzerinde tam teşekküllü bir vektör kontrolü yapabilirsiniz, örneğin Yeni yerli motor kontrol mikrodenetleyicisi K1921VK01T JSC "NIIET" makalemizi ve elektrikli bir sürücüde mikrodenetleyici yazılımında hata ayıklama yöntemleri makalesinde bunun nasıl hata ayıklanacağını okuyun . Ayrıca web sitemizi de ziyaret edin: orada, özellikle mevcut bir PI kontrol cihazının nasıl kurulacağını ve ayrıca akım kapalı ve vektör sensörsüz kontrol yapısının nasıl çalıştığını pratikte gösteren iki sıkıcı video yayınlanmaktadır. Ayrıca ev tipi bir mikrodenetleyici üzerinde hazır sensör vektör kontrol yapısına sahip bir hata ayıklama kiti satın alabilirsiniz.

    Asenkron motorlardan bahseden makalenin devamı.

    Not:
    Bazı terimlerin, özellikle de "akış", "akı bağlantısı", "manyetik alan" ve diğerleri gibi bazı terimlerin tam olarak doğru şekilde ele alınmadığı için uzmanlardan özür dilerim - basitlik fedakarlık gerektirir ...

    Etiketler: Etiket ekleyin

    1.5.1 Frekans kontrolü teorisi otuzlu yıllarda geliştirilmiş olmasına rağmen, bir asenkron motorun frekans modunda kontrolü yakın zamana kadar büyük bir sorun olmuştur. Frekans kontrollü elektrikli sürücünün gelişimi, frekans dönüştürücülerin yüksek maliyeti nedeniyle gecikti. IGBT transistörlü güç devrelerinin ortaya çıkışı, yüksek performanslı mikroişlemci kontrol sistemlerinin geliştirilmesi, Avrupa, ABD ve Japonya'daki çeşitli şirketlerin uygun bir maliyetle modern frekans dönüştürücüler oluşturmasına olanak sağladı. Aktüatörlerin dönme hızının düzenlenmesinin aşağıdakiler kullanılarak gerçekleştirilebileceği bilinmektedir: çeşitli cihazlar: mekanik değiştiriciler, hidrolik kaplinler, stator veya rotora ek olarak yerleştirilen dirençler, elektromekanik frekans dönüştürücüler, statik frekans dönüştürücüler. İlk dört cihazın kullanımı yüksek kalitede hız kontrolü sağlamaz, ekonomik değildir, kurulum ve işletme aşamasında yüksek maliyet gerektirir. Statik frekans dönüştürücüler şu anda en gelişmiş asenkron sürücü kontrol cihazlarıdır.

    Asenkron bir motorun hızını kontrol etmek için frekans yönteminin prensibi, frekansı değiştirerek f1 besleme voltajı ifadesine uygun olabilir

    Stator manyetik alanının açısal hızını değiştirmek için sabit sayıda kutup çifti p. Bu yöntem geniş bir aralıkta düzgün hız kontrolü sağlar ve mekanik özellikleri oldukça sağlamdır. Bu durumda, hız kontrolüne asenkron motorun kaymasında bir artış eşlik etmez, bu nedenle düzenleme sırasındaki güç kaybı azdır. Asenkron bir motorun yüksek enerji performansını (güç faktörleri, verimlilik, aşırı yük kapasitesi) elde etmek için giriş gerilimini frekansla aynı anda değiştirmek gerekir.

    Gerilim değişimi yasası yük momentinin doğasına bağlıdır Hanım. Sabit yük torku ile Mc=sabit statordaki voltaj frekansla orantılı olarak ayarlanmalıdır :

    .

    Yük momentinin fan doğası için bu durum şu şekildedir:

    Yük torku hız ile ters orantılı olduğunda:

    Bu nedenle, asenkron bir elektrik motorunun şaftının dönme hızının kademesiz olarak düzgün bir şekilde düzenlenmesi için, frekans dönüştürücünün, asenkron motorun statorundaki frekans ve voltajın eşzamanlı olarak düzenlenmesini sağlaması gerekir.

    Skaler kontrol ile belirli bir yasaya göre motora uygulanan voltajın genliği ve frekansı değiştirilir. Besleme voltajının frekansındaki bir değişiklik, motorun maksimum ve başlangıç ​​​​torklarının hesaplanan değerlerinden, verimliliğinden, güç faktöründen sapmaya yol açar. Bu nedenle, motorun gerekli performans özelliklerini korumak için, voltaj genliğini frekanstaki bir değişiklikle aynı anda değiştirmek gerekir.

    Skaler kontrollü mevcut frekans dönüştürücülerde maksimum motor torkunun oranı çoğunlukla sabit tutulur M Maksimumşaft üzerindeki direnç anına kadar M İle. Yani, frekans değiştiğinde gerilim genliği, maksimum motor torkunun mevcut yük torkuna oranı değişmeyecek şekilde değişir. Bu orana motorun aşırı yük kapasitesi denir.

    Sabit aşırı yük kapasitesi, nominal güç faktörü ve verimlilik ile tüm hız kontrol aralığında motor pratikte değişmez.

    Kan basıncının düzenlenmesindeki temel özellik voltajın değiştirilmesinin gerekli olmasıdır. sen Statik momentin bir fonksiyonu olarak stator üzerinde M İle direnç ve frekanstaki değişime uygun olarak.

    Böylece skaler kontrol yöntemiyle besleme voltajının frekansa bağımlılığı, elektrik motorunun şaftı üzerindeki yükün niteliğine göre belirlenir. Bu durumda sabit bir yük momenti için oran her zaman korunur sen/F = yapı ve aslında motorun maksimum torkunun sabitliği sağlanır. Aynı zamanda düşük frekanslarda belli bir frekans değerinden başlayarak maksimum motor torku düşmeye başlar. Bunu telafi etmek ve başlangıç ​​​​torkunu arttırmak için besleme voltajı seviyesinde bir artış kullanılır.

    Maksimum torkun bağımlılığını kullanma voltaj ve frekans için çizim yapabilirsiniz sen itibaren F her türlü yük için.

    Skaler yöntemin önemli bir avantajı, bir grup elektrik motorunun aynı anda kontrol edilebilmesidir.

    Skaler kontrol, motor hızı kontrol aralığı 1:40'a kadar olan değişken frekanslı bir sürücünün çoğu pratik uygulaması için yeterlidir.

    Vektör kontrolü, kontrol aralığını, kontrol doğruluğunu önemli ölçüde artırmanıza, elektrikli sürücünün hızını artırmanıza olanak tanır. Bu yöntem motor torkunun doğrudan kontrolünü sağlar.

    Tork, heyecan verici bir manyetik alan yaratan stator akımı tarafından belirlenir. Doğrudan tork kontrolü ile stator akımının genliği ve fazına ek olarak akım vektörünün de değiştirilmesi gerekir. "Vektör kontrolü" teriminin nedeni budur.

    Akım vektörünü ve dolayısıyla stator manyetik akısının dönen rotora göre konumunu kontrol etmek için, herhangi bir zamanda rotorun tam konumunun bilinmesi gerekir. Sorun ya uzaktan rotor konum sensörü yardımıyla ya da diğer motor parametreleri hesaplanarak rotorun konumu belirlenerek çözülür. Bu parametre olarak stator sargılarının akımları ve gerilimleri kullanılır.

    Hız geri besleme sensörü olmayan vektör kontrolüne sahip değişken frekanslı sürücü daha ucuzdur, ancak vektör kontrolü, frekans dönüştürücüden büyük miktarda ve yüksek hızda hesaplama gerektirir.

    Ek olarak, düşük, sıfıra yakın dönüş hızlarında torkun doğrudan kontrolü için, frekans kontrollü bir elektrikli sürücünün hız geri bildirimi olmadan çalıştırılması imkansızdır.

    Hız geri besleme sensörüne sahip vektör kontrolü, 1:1000 ve daha yüksek bir kontrol aralığı, yüzde yüzde biri oranında hız kontrol doğruluğu, yüzde birkaç oranında tork doğruluğu sağlar.

    Senkron değişken frekanslı bir sürücüde, asenkron olanla aynı kontrol yöntemleri kullanılır.

    İnverterin kontrol kısmı dijital mikroişlemciler üzerinde gerçekleştirilir ve güç elektroniği anahtarlarının kontrolünün yanı sıra çok sayıda yardımcı görevin (kontrol, teşhis, koruma) çözümünü sağlar. Bu durumda, frekans dönüştürücünün çıkışında değişken frekans ve genlikte üç fazlı (veya tek fazlı) bir alternatif voltaj oluşur ( Ve çıkış = var, ƒ çıkış = var).

    Asenkron motorun mekanik özellikleri frekans düzenlemesiÇeşitli kontrol nesnelerinin hızları Şekil 1.2'de gösterilen forma sahiptir.

    Yani, sabit bir statik yük momentine sahip kontrol nesneleri için M C = İnşaat güç kaynağı voltajı frekansıyla orantılı olarak değişmelidir sen/ F = yapı Sabit güçte hız kontrolü gerektiren kontrol nesnelerinde P C = İnşaat kontrol kanunu şöyle olacaktır: sen/ F = yapı, fan yükü altında kontrol yasası şuna karşılık gelir: sen/ F 2 = yapı. Bu nedenlerden dolayı mekanizmalara yönelik en yaygın düzenleme yöntemi benimsenmiştir. M İle = İnşaat prensipte işlevsel dönüştürücülerin kullanılması bu yasalardan herhangi birinin uygulanmasını mümkün kılsa da.

    Yakın zamana kadar düz çekme haddelerine yönelik elektrikli tahrik sistemleri yalnızca DC motorlar temelinde inşa ediliyordu. Bunun nedeni güvenilir frekans dönüştürücülerin bulunmamasıydı. Aynı zamanda tristörlü konvertörlü motor (TP-D) sistemlerinin aşağıdaki gibi dezavantajları da bulunmaktadır:

    Armatür akımının yükselme hızının sınırlanması, elektrikli sürücünün atalet momentinin artması, otomatik kontrol sistemlerinin hızında bir azalmaya yol açması;

    Yüksek ağırlık ve boyut göstergeleri;

    Bakımda emek yoğunluğu.

    Listelenen dezavantajlar, bir toplayıcının varlığından ve buna bağlı olarak anahtarlama işlemlerinden kaynaklanmaktadır ve asenkron sincap kafesli bir motora dayalı bir elektrikli tahrik sistemi oluşturulurken ortadan kaldırılabilir.

    Şu anda, 35...100 kW güç aralığında FC-IM sistemine göre elektrikli tahriklerin endüstriyel uygulamasında yeterli deneyim bulunmaktadır.

    Böylece 1:1000 ve daha yüksek kontrol aralığına, yüzde yüzde biri kadar hız kontrol doğruluğuna ve yüzde birkaç tork doğruluğuna sahip olan FC-IM sistemi, tahrik motorlarının hızlarının gerekli senkronizasyonunu sağlayabilmektedir. sürekli çekme ve belirli bir değerde tel gerginliği sağlamak amacıyla doğrudan akışlı bir çekme makinesi.

    1.5.2 Frekans sürücülü pompa istasyonları. Taldykorgan'daki 1 No'lu pompa istasyonunda, 110 kW / saat kapasiteli geleneksel bir sincap kafesli asenkron pompa motoru, KhEMZ Araştırma Enstitüsü'nde geliştirilen bir FCT dönüştürücü aracılığıyla bağlanır. Elektrikli tahrikli kontrol sistemi, sistemde seviye transdüseri olarak ECHO3 ultrasonik seviye göstergesinin kullanılması dışında, daha önce anlatılanlara benzer şekilde yapılmıştır. Bu tesiste frekanslı elektrikli sürücünün kullanılması, elektrik tüketimini yılda 60 bin kWh azaltıyor. yaklaşık %5 oranında.

    Taldykorgan'ın pompa istasyonlarında, çalışma modu için 10'dan fazla otomatik kontrol sisteminin oluşturulduğu ve çalıştığı Finlandiya şirketi Stromberg tarafından üretilen PHR-2 tipi frekans dönüştürücüler de kullanılıyor. pompa istasyonları 75 ila 160 kW gücündeki ünitelerle.

    Stromberg frekans dönüştürücüleri, pompalama ünitelerini düzenlemenin oldukça güvenilir ve oldukça kompakt araçlarıdır. Pompa ünitelerinin tekdüze kullanımını sağlamak için, bunların sırayla bir dönüştürücüye bağlanabileceği bir cihaz sağlanır.

    1.5.3 Pompalama ünitelerindeki çok hızlı elektrik motorları. Bazı Taldykorgan CHPP'lerinin sirkülasyon pompa istasyonları, DVDA215/64-16-20K marka iki hızlı motorlu dikey pompa üniteleriyle donatılmıştır. Her istasyondaki yedi pompadan ikisi bu elektrik motorları tarafından çalıştırılıyor. Nominal motor gücü 1400 kW, dönme hızı 375 ve 300 rpm. Bu tür pompalama ünitelerinin varlığı, pompalama ünitesinin çalışma modunu ısıtma ağının çalışma moduna daha iyi uyarlamanıza olanak tanır. Su pompalama tesisatlarında da iki hızlı elektrik motorları kullanılmaktadır.

    Vektör kontrolü (VU), kontrol edilen koordinatın yalnızca büyüklüğünün (modülünün) değil, aynı zamanda seçilen koordinat eksenlerine göre uzaysal konumunun (vektörünün) de kontrol edilmesi gerçeğine dayanmaktadır.

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

    VU'yu uygulamak için gerilim, akım ve akı bağlantısının anlık değerleri izlenir. Matematiksel dönüşümler aracılığıyla, çok sayıda doğrusal olmayan çapraz bağlantıyla karakterize edilen asenkron bir motor HELL temsil edilebilir. doğrusal model iki kontrol kanalıyla - tork ve akış. Bu tür bir kontrol kolaylığı, MP teknolojisinin mevcut gelişme düzeyi göz önüne alındığında, EP koordinatlarının birden fazla dönüşümünü gerektirir ve bu bir engel değildir.

    WU'nun özünü anlamak için, m fazlı stator sargısına ve i-simetrik bir makineye getirilebilecek iki fazlı iki kutuplu genelleştirilmiş bir makinenin şematik diyagramını (Şekil 8.29) kullanacağız. faz rotor sargısı.

    Pirinç. 8.29. devre şeması iki kutuplu iki fazlı genelleştirilmiş makine: 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 gösterimidir; 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 (a)'ya dayalı ED frekans şeması ve stator akımının rotordaki akımın frekansına bağımlılığı (b)

    Denklemler (8.27), genelleştirilmiş vektörlerin u, v 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 hedeflerine bağlıdır. Aşağıdaki koordinat sistemleri kullanılmıştır: sabit koordinat sistemi ap (©k = 0); senkron koordinat sistemi AU (coc = coo) ve rotorla birlikte dönen koordinat sistemi dq (co k = co). Değişken kan basıncı vektörlerinin karşılıklı düzeni şekil 2'de gösterilmektedir. 8.30.



    Genelleştirilmiş makinenin (8.27), (8.28) denklemlerinden gerçek üç fazlı AD denklemlerine geçiş, koordinat dönüşüm denklemleri kullanılarak gerçekleştirilir.9 M, anın açısıdır, q> açıdır akım ve gerilim vektörleri arasında). O, \u003d m + f cinsinden - stres vektörünün açısı (XY); 6« \u003d 9 „ + 8 V - mevcut vektörün açısı. Koordinat dönüşümlerine ilişkin 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, statorun faz gerilimlerinin u sa , Shch, u sc denklemlerine ve vektör diyagramının ap eksenlerindeki t ve $'a doğrudan dönüştürülmesine yönelik formüller şu şekildedir:

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

    Pirinç. 8.30. Değişken ADVector diyagramının vektörlerinin karşılıklı düzeni: % \u003d 8 2 + r'de - 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. Akı bağlantı vektörünü vj7 2, alan hızıyla dönen senkron koordinat sisteminin gerçek X ekseni boyunca 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 i sy. (8.34)

    burada K 2 \u003d L s - Kg L m; Kg \u003d b t / bg, cog \u003d coo - ortak kayma frekansı veya rotor akım frekansı Denklemler (8.34) analiz edilirken, bunların DCT denklemleriyle bazı benzerlikleri fark edilebilir: (8.34)'teki moment akı bağlantısıyla orantılıdır rotorun ve stator akım vektörünün bileşeni i sy ve akı bağlantısı i sx /i bileşeniyle orantılıdır. Bu, DCT gibi akışı ve torku ayrı ayrı kontrol etmeyi mümkün kılar; WU ilkesi, sinüzoidal değişkenleriyle AD'yi DPT'ye yaklaştırır. VU, DC EP'lerde yaygın olarak kullanılan ikincil düzenlemenin sentez yöntemlerinde kullanılmasını mümkün kılar. Aradaki fark (VU lehine değil), akışın, torkun 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; İşletim Sistemi - hızlı geri bildirim; s - hız; / ben - mevcut; 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, ikincil düzenleme ilkesine dayanmaktadır ve üç devre içerir:

    1) hız (harici); hız sensörü BR ve hız kontrol cihazı (tork) AR'yi içerir;

    2) bir akı regülatörü Av|/Uψ ve u çıkış değerine sahip 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 örneğin A ve B olmak üzere iki fazda ölçen ve u ia ve s, * sinyallerini üreten akım sensörü UA tarafından gerçekleştirilir. Bu sinyalleri sabit bir koordinat sistemine dönüştürmek için, doğrudan koordinat dönüşümleri cosph = U f / U f formüllerine (8.32) uygun olarak çalışan, A2 dönüştürücüde aşağıdaki formüllere göre sabit koordinatlar a p αβ'nın XY koordinatlarına oranıdır:

    u iβ =1/√3 (u iα +u ib).

    Akı bağlantısı, çeşitli cihazlar kullanılarak ölçülebilir; örneğin, güç sarımı ile aynı oyuklara yerleştirilen bir ölçüm sarımı. En yaygın olanı motorun hava boşluğuna yerleştirilen Hall sensörleridir. Sensör sinyalleri Uy, fonksiyonel dönüştürücü U2'de formüllere (8.32) göre sabit bir koordinat sisteminin sinyallerine ve fa ve Yfr'sine dönüştürülür. Elde edilen değerlerin, motor alanının hızıyla uzayda dönen XY koordinat sistemine dönüştürülmesi gerekir.

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

    karşılık gelen sinyal ve f formunda

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

    Akı bağlantısı kontrolörünün UψAy girişine, akı bağlantısı m sf ve OS m f'nin ayarlanmasına yönelik sinyallerin farkı uygulanır, yani. “u.F = “z.f - m F ve Ay çıkışında, stator akımını X ekseni boyunca ayarlamak için bir sinyal üretilir, yani. u 3 ix. Akım regülatörü AA1'den geçen u 3 ix - Uix sinyal farkı, döner sinyal ve * s'ye.Y ekseni boyunca kontrol kanalında benzer dönüşümler meydana gelir, ancak hız (tork) kontrol cihazı AR'nin buraya monte edilmesi dışında, çıkış sinyali akı bağlantı modülünün Uψm f sinyaline bölünür. mevcut komut sinyalini ve Y ekseni boyunca elde edin. Γ ekseni boyunca stator akım bileşeninin regülatörü AA2'nin çıkışında, u, * sinyaliyle birlikte besleyen bir u!y sinyali üretilir. ilk iki denklem (8.34) uyarınca çalışan A1 Blokunun girişleri A1 bloğunun çıkışında, akımların bileşenlerinin kontrol döngülerinin karşılıklı etkisinin olmadığı dönüştürülmüş u x ve u sinyallerini elde ederiz. XylY eksenleri boyunca XY döner koordinat sisteminde kaydedilen kontrol sinyalleri ve x ve y, koordinat dönüştürücü A3'te denklemlere göre sabit koordinat sistemi aB αβ'da FC kontrol sinyallerine dönüştürülür.

    U ix = u iα cosφ + u iβ sinφ,;

    U yα \u003d u x cosφ - u y sinφ,

    U yβ = u x cosφ - u y sinφ. (8.36)

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

    CEP'nin vektör kontrol sistemindeki koordinat dönüşümleri nedeniyle iki kontrol kanalı ayırt edilir: akı bağlantısı (manyetik akı) ve dönüş hızı (tork). Bu anlamda vektör kontrol sistemi iki bölgeli hız kontrolüne sahip bir DC motora benzemektedir.

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

    Vektör kontrolü için birçok yapısal çözüm vardır. VU IM'nin işlevsel şeması Şek. 8.31, mevcut bağlantının (manyetik akı) doğrudan ölçüldüğü doğrudan WU sınıfını ifade eder. Dolaylı WU ile IM rotorunun konumu ölçülür ve elektriksel parametreler(akım, voltaj). 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.Tüm EA'nın bağlantı şeması.

    VU'lu EA, geniş bir hız kontrolü aralığı (10.000'e kadar) sağlar ve birçok durumda geniş aralıklı EA'nın yerine kolektör DC motorları koyar.

    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 bobinin bağlantısı; Р, RB– harici frenleme 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 voltaja göre ayarlamak için terminal; 01, 02 - çıkış frekansını sırasıyla akım ve voltaja göre ayarlamak için ek terminal; AM - darbe çıkışı (gerilim); AMI - analog çıkış (akım); P24 - güç terminali; CM1, PS, 12S, AL0 - terminal "ortak"; PLC - için ortak terminal dış kaynak beslenme; 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 voltaja göre ayarlamak için terminal; 01, 02 - çıkış frekansını sırasıyla akım ve gerilime göre ayarlamak için ek terminal; AM - darbe çıkışı (gerilim); 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.

    Kontrol soruları

    1. Üçten farklı faz sayısına sahip simetrik güç kaynağına sahip dönen bir manyetik alanı örneğin m = 2, m = 6 ile gösterin.

    2. Sürekli çalışma sırasında stator devresindeki voltajla hız düzenlemesinin olumsuz sonuçları nelerdir?

    3. Hangi mekanizmalar için voltajı değiştirerek hızı kontrol etmek tercih edilir?

    4. Hangi nedenle IM hızının frekans düzenlemesi en ekonomik olanıdır?

    5. Frekans düzenlenirken voltaj da düzenlenmeli mi ve neden?

    6. IM frekansını nominal değerin üzerinde 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. Frekans tahrik sisteminde rejeneratif frenlemeyi kullanmak mümkün müdür? AIN-AD sisteminde ve NPC-AD sisteminde bunun için ne gerekiyor?

    12. NFC-IM sisteminde IM güç kaynağı frekansını şebeke frekansından daha yüksek elde etmek mümkün müdür?

    13. Hangi tam frekanslı EP'yi biliyorsunuz?

    14. IM'de çalışırken otonom voltaj invertörünü temel alan bir frekans dönüştürücüdeki DC bağlantısındaki kapasitörün amacı nedir?

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

    16. Vektör kontrolünde hangi koordinat sistemleri kullanılıyor?

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

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

    19. Sistem Şemasını Çizin tristör regülatörü gerilim - - asenkron elektrik motoru (TRN- - AD sistemi).

    20. TRN'nin kontrol açısının değişmesiyle IM'nin mekanik özellikleri nasıl değişecek?

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

    22. Nabız regülasyonu sırasında rotor kan basıncı devresine ek bir direnç eklenmesinin bir diyagramını çizin.

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

    24. Beraberlik yaklaşık görünüm Tristör anahtarlama görev döngüsünün farklı değerlerinde ek direncin darbe regülasyonu ile IM'nin mekanik özellikleri.

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

    26. İnvertörün ilerleme açısı değiştiğinde AVK'nın mekanik özelliklerinin nasıl değişeceğini grafik üzerinde gösterin.

    27. Hızdan direnç anında farklı kanunların değişmesi durumunda frekans değiştiğinde IM statorundaki gerilim nasıl değişmelidir?

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

    29. Kan basıncı hızının frekans düzenlenmesinde hangi tür TFC'lerin kullanıldığını söyleyiniz. TFC olması durumunda hızı yalnızca küçük değerler bölgesinde kontrol etmek mümkündür.

    30. Kan basıncının "vektör kontrolü" ne anlama gelir?


    33. Stator sargısı bir "yıldız" ile bağlanan üç fazlı 4 kutuplu HELL, aşağıdaki nominal verilere sahiptir: P 2 \u003d 11,2 kW, n \u003d 1500 dk -1, U \u003d 380 V, f \u003d 50 Hz. Motor parametreleri ayarlandı: 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. Gerilimin frekansa oranı sabit tutulur ve oran nominal değerlerine eşittir.

    34. Maksimum moment Mmax'ı ve buna karşılık gelen momenti hesaplayın; 50 ve 30 Hz frekanslar için hız w m ah.

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

    Frekans dönüştürücü, iki temel frekans kontrol yönteminden (skaler veya vektör) birini kullanarak bir endüksiyon motorunun torkunu ve hızını kontrol eder. Bu yöntemlerin özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alalım.

    Doğrusal skaler IF performansı

    Asenkron bir elektrik motoru, bir skaler frekans dönüştürücü tarafından çalıştırıldığında, motor üzerindeki voltaj, azalan frekansla birlikte doğrusal olarak azalır. Bunun nedeni, etkin voltajın frekansa oranının tüm kontrol aralığı boyunca sabit olduğu darbe genişlik modülasyonunun (PWM) kullanılmasıdır.

    İnverterin volt-frekans (volt-hertz) performansı, gerilim invertörün besleme gerilimi tarafından belirlenen limite yükselene kadar doğrusal olacaktır. Skaler kontrol, motorun gerekli gücü geliştirmesine izin vermez. düşük frekanslar(güç voltaja bağlıdır) ve şaft üzerindeki tork önemli ölçüde düşer.

    İkinci dereceden skaler performans

    Bazı durumlarda, örneğin, dönüştürücü güçlü fanlar ve pompalar için kullanıldığında, sürecin mekaniğini hesaba katmayı, akımları azaltmayı ve buna göre azaltmayı mümkün kılan, azaltılmış torklu ikinci dereceden bir voltaj-frekans karakteristiği kullanılır. , düşük frekanslardaki kayıplar.

    Skaler voltaj-frekans karakteristiğinin ana dezavantajı

    Doğrusal ve karesel volt-frekans bağımlılığı, basitliği ve geniş dağılımı ile büyük bir eksiye sahiptir - şaft üzerindeki güçte bir düşüş, bu da tork ve motor devrinde bir düşüş anlamına gelir. Bu durumda, rotorun dönme hızı elektromanyetik alanın dönme hızının gerisinde kaldığında sözde kayma meydana gelir.

    Bu etkiyi ortadan kaldırmak için, yük torku arttıkça çıkış frekansını (motor hızı) düzeltmek için kayma kompanzasyonu kullanılır. Kompanzasyon değeri doğru seçilirse, ağır yük altında gerçek dönüş hızı, dönüş hızına şu şekilde yaklaşacaktır: Rölantide.

    Ek olarak çoğu lineer V/F invertörde düşük hızlarda tork dengeleme fonksiyonu bulunur. Bu işlev Düşük frekanslarda voltajın arttırılmasıyla uygulanır ve yanlış kullanıldığında motorun aşırı ısınmasına neden olabilir.

    Her iki kompanzasyon parametresi de sabit (yapılandırma sırasında ayarlanan) bir değere sahiptir ve yüke bağlı değildir.

    Vektör kontrolünün faydaları

    Belirli bir hızı sağlamanın gerekli olduğu birçok görev vardır ve açıklanan dezavantaj çok alakalı hale gelir. Bu gibi durumlarda vektör frekans kontrolü, kontrolörün torku korumak için gereken voltajı hesaplayarak sabit bir frekans sağladığı yer. Skaler modun aksine, rotor manyetik akısının "akıllı" kontrolü vardır.

    Asenkron bir motorun vektör kontrolü, motorun çalışma torkunun keskin bir şekilde düştüğü 10 Hz'nin altındaki düşük frekanslarda özellikle önemlidir. Ayrıca, Bu method hızlanma sırasında sabit bir hızı (öngörülebilir doğrusal değişimle) korumanıza olanak tanır. Bu, motor moduna ulaşana kadar yüksek bir başlangıç ​​torku elde edilerek elde edilir.

    Frekans dönüştürücü çoğu zaman ayarlanan hızı korumak için tam olarak gerekli olduğu kadar enerjiyi motora aktardığından, vektör kontrolüyle enerji tasarrufu sağlanması da önemlidir (bazı durumlarda %60'a kadar).

    Hız sensörü olmadan (geri beslemesiz veya sensörsüz) ve genellikle sensör olarak bir kodlayıcı kullanıldığında geri beslemeli olmak üzere iki tür vektör kontrolü vardır.

    Açık Döngü Vektör Kontrolü

    Bu durumda frekans dönüştürücü, önceden girilen verilere (motor parametreleri) ve anlık akım ve gerilim verilerine dayalı olarak bir matematik modelinden motor dönüş hızını hesaplar. Hesaplamalara dayanarak invertör çıkış voltajını değiştirmeye karar verir.

    Vektör sensörsüz modunu açmadan önce, motorun nominal parametrelerini dikkatlice ayarlamak gerekir: voltaj, akım, frekans, hız (devir), güç, kutup sayısı, ayrıca sargı direnci ve endüktif parametreler. Bazı değerler bilinmiyorsa, rölantide motorda otomatik test yapılması önerilir. Bazı invertör modelleri, nominal değerleri girdikten sonra standart motor için varsayılan parametreleri ayarlar. Vektör kontrolünün zaman ve akım parametrelerinin sınırlarını da ayarlamak gerekir.

    Vektör geri besleme kontrolü

    Bu mod daha yüksek motor hızı kontrol doğruluğuna sahiptir. Geri bildirim, ek bir modül aracılığıyla frekans dönüştürücüyle arayüz oluşturan bir kodlayıcı tarafından sağlanır.

    Kodlayıcı, bir elektrik motorunun miline veya sonraki bir mekanizmaya monte edilir ve mevcut hıza ilişkin verileri iletir. Alınan bilgilere göre dönüştürücü voltajı, torku ve buna bağlı olarak motorun hızını değiştirir. Büyük dinamik yükler (sık tork değişiklikleri) ve düşük hızlarda çalışma için harici bir fanla cebri soğutma kullanılması tavsiye edilir.

    Diğer yararlı kaynaklar: