Değişken frekanslı V / F ile vektör kontrolü arasındaki farkı biliyor musunuz? Birkaç kişinin bu dört tür kontrolü açıklayabileceği söyleniyor.
1. Üç fazlı asenkron asenkron AC motorun çalışma prensibi
1. Dönen manyetik alan
Dönebilen bir at nalı mıknatısının ortasına, dönebilen bir kafes kısa devre bobini yerleştirilir. At nalı mıknatısı döndürüldüğünde, kafes rotoru da onunla birlikte dönecektir. Bunun nedeni, mıknatıs döndüğünde, manyetik indüksiyon hattının (manyetik akı) kafes rotorunun iletkenini kesmesidir ve elektromanyetik indüksiyon nedeniyle iletkende indüklenmiş bir elektromotor kuvveti üretilir.Kafes rotorunun kendisi kısa devre olduğundan, iletken elektromotor kuvvetinden etkilenecektir. Akan akım var. Akım, kafes rotorunu manyetik alanın dönüşüyle birlikte dönmeye yönlendiren bir dönen tork oluşturmak için dönen manyetik alanla etkileşime girer.Bu, asenkron bir motorun basit dönüş prensibidir.
Hava boşluğunda dönen bir manyetik alan oluşturmak için statorun stator sargılarına simetrik üç fazlı bir akım geçirilir.
2. Dönen manyetik alanın hızı
Yukarıdaki analizde, dönen manyetik alan yalnızca bir çift manyetik kutba sahiptir, yani p = 1 Akım bir döngü için değiştiğinde, dönen manyetik alan uzayda tam olarak bir tur yapar. 50Hz güç frekansı alternatif akımı için, dönen manyetik alan uzayda saniyede 50 kez döner, n1 = 60f1 = 60 × 50r / dak = 3000r / dak. Manyetik alan iki çift manyetik kutba sahipse, p = 2, akım bir daire değiştirir ve dönen manyetik alan yalnızca 0,5 kat döner, bu hızın yarısı p = 1 olan manyetik kutup çifti sayısından, yani n1 = 60f1 / 2 = 1500r / dak. Benzer şekilde, 3 çift manyetik kutup p = 3 durumunda, akım bir daire değiştirir ve dönen manyetik alan yalnızca 1/3 daire, yani n1 = 60f1 / 3 = 1000r / dak. Benzetme yapmak gerekirse, dönen manyetik alan p çift manyetik kutba sahip olduğunda, dönen manyetik alanın hızı:
n1 = 60f1 / p
Bu nedenle, asenkron motorun stator güç kaynağı frekansı f1 düzgün bir şekilde ayarlandığı sürece, asenkron motorun senkron hızı n1 sorunsuz bir şekilde ayarlanabilir. Rotor, dönen manyetik alanla eşzamanlı olarak döndüğünden, rotor hızı n = n1 (1-s) 'dir, böylece frekans dönüşümü, eşzamanlı hızı değiştirerek asenkron motorun kademesiz hız düzenlemesini gerçekleştirebilir.
Yüzeyde, stator voltajının frekansı f1 değiştiği sürece hız ayarlanabilir, ancak aslında sadece f1'in değiştirilmesi hızı normal şekilde ayarlayamaz. Asenkron motorun referans voltaj denklemi
U 1E1 = 4.44f1 K1 N1
Hız regülasyonu için sadece f1'in değiştirildiğini ve güç kaynağı frekansı f1'in yukarı ve aşağı ayarlandığını ve güç kaynağı voltajı U 1'in sabit K1 N1 nedeniyle değişmeden kaldığını varsayarsak, asenkron motorun ana akısı kesinlikle değişecektir:
F1 yukarı doğru ayarlanırsa, azalır, bu da sürükleme torkunun T azalmasına neden olur, çünkü T = C TI2cos2, motorun sürükleme yeteneği azalır ve sabit tork yükü, hareket ettirilemeyen sürükleme nedeniyle bloke edilir;
F1 aşağı doğru ayarlanırsa, artacak ve bu da daha büyük tehlike getirecektir, çünkü motorun ferromanyetik malzemesinin mıknatıslanma eğrisi düz bir çizgi olmayıp doyma özelliklerine sahiptir.Motoru tasarlarken daha güçlü bir manyetik alan oluşturmak için, çalışma frekansı Nokta manyetik doygunluğa yakın Manyetik alan tekrar artırılırsa, uyarma akımı (stator akımına yansıyan) keskin bir şekilde yükselecek ve motor sonunda yanacaktır.
Yukarıdan, sadece f frekansının değiştirilmesinin, hızı normal olarak ayarlayamayacağı görülebilir. Birçok durumda, stator güç kaynağı frekansını f ayarlarken stator güç kaynağı voltajını U ayarlamak ve U ve f'nin farklı işbirliği sayesinde güvenli frekans ve hız düzenlemesini gerçekleştirmek gerekir.
E1 / f1U1 / f1, üç fazlı bir asenkron motorun güç kaynağı frekansı f1'i ayarlarken, güç kaynağı voltajı U1'in boyutunu orantılı olarak ayarlamak, 'nin bir sabit olduğunu yaklaşık olarak fark edebilir. Örnek olarak yıldız bağlantılı bir motoru ele alalım: Değişken frekans hız regülasyonu sırasında, güç kaynağı 220 V faz gerilimine (genellikle nominal değer) karşılık gelen 50 Hz ise, 25 Hz'nin 110 V faz gerilimi sağlaması ve 10 Hz'nin 44 V faz gerilimi sağlaması gerekir.
2. Frekans dönüştürme kontrol yöntemi
1. V / f kontrol modu
Kontrol özellikleri: Sürücünün çıkış voltajı, voltaj-frekans dönüştürücü aracılığıyla çıkış frekansı ile orantılı olarak, yani v / f = sabit olarak değiştirilir.
Performans özellikleri: yüksek maliyet performansı, sabit çıkış torku, sabit akı kontrolüdür, ancak hız kontrolünün doğruluğu yüksek değildir. Enerji tasarrufunun amaç olduğu ve hız doğruluğunun düşük olduğu durumlar için uygundur.
Zayıf düşük frekans kararlılığı: Düşük hızda çalışırken, tork kompanzasyonu gerektiren yetersiz torka neden olur.
İnverter, açık döngü kontrollüdür, kurulumu ve hata ayıklaması kolaydır.
2. Kayma frekansı kontrolü (v / f kapalı döngü kontrolü)
Motorun hız farkı n olduğundan ve hız farkı tork T ile orantılı olduğundan, frekans dönüştürücünün çıkış frekansı frekans dönüştürücünün kaymasını değiştirmek için değiştirildiğinde, frekans dönüştürücünün çıkış torku T değişir ve frekans dönüştürücünün çıkış hızı değişir . Motorun hızını kontrol etme amacına ulaşmak için kaymayı kontrol ederek motorun torkunu kontrol etmektir. Bu, kayma frekansı kontrolünün prensibidir.
İnverter, yukarıdaki kontrol amaçlarına ulaşmak istiyorsa, kapalı döngü kontrolünü benimsemesi gerektiği görülebilir.
Yani, inverter, kapalı döngü geri besleme giriş terminali ile donatılmalıdır.
Kayma frekansı kontrolü İnverter, hedef sinyali ve geri besleme sinyalini işlemek için bir karşılaştırma devresi ve bir PID kontrol devresi ile donatılmıştır.
Kontrol sistemi çalışırken kapalı döngü kontrolüdür. İnvertör bir hedef miktar verir ve inverterin kontrol miktarından geri besleme miktarını alır.Geri besleme miktarı hedef miktar ile karşılaştırılır: geri besleme miktarı hedef miktardan az olduğunda, inverter frekansı artırmak için bir frekans artış sinyali verir, n artar ve Tork yükseldiğinde motorun hızı buna göre yükselir; tersine frekans dönüştürücü bir frekans düşme sinyali verir, n düşer, buna göre tork düşer ve buna göre motorun hızı düşer. Motorun gerçek hızının verilen hedef gereksinimlere göre dönmesini sağlayın.
Kayma frekansı kontrolü ile V / f kontrol fonksiyonu arasındaki fark:
V / f invertör içinde PID kontrol fonksiyonunu ayarlamaya ve geri besleme terminalini ayarlamaya gerek yoktur. Ve kayma frekansı kontrolü, karşılaştırma devresini ve frekans dönüştürücünün içindeki PID kontrol devresini kurmalıdır. U / F kontrol invertörü kapalı döngü kontrolü elde etmek için kullanılıyorsa, PID kontrol panosu inverterin dışında yapılandırılmalıdır.
3. Vektör kontrolü
Vektör kontrolü, DC motorların kontrol yöntemini simüle ederek AC motorları kontrol etmektir.
1) Kontrol sinyali, DC motorun kontrol yöntemine göre uyarma sinyali ve armatür sinyaline bölünmüştür.
2) Kontrol sinyali, üç fazlı AC motorun kontrol gereksinimlerine göre üç fazlı bir AC kontrol sinyaline dönüştürülür ve frekans dönüştürücünün çıkış çevirici devresi çalıştırılır.
İnvertör kontrol modu: İki kontrol modu vardır: sensörsüz (açık döngü) ve sensör (kapalı döngü). Sensörsüz kontrol yöntemi, sürücünün içindeki geri bildirim yoluyla kapalı bir döngü oluşturur.
Kontrol özellikleri: Vektör kontrolü, motorun hızını (torkunu) kontrol etmek içindir ve motorun dolaylı kontrolünü kontrol edemez.
1) Kullanmadan önce kendi kendine tarama gerçekleştirin, motorun parametrelerini sürücüye tarayın.
2) Bir invertör yalnızca bir motoru kontrol edebilir.
3) Vektör kontrolü sadece motorun akım genliğini kontrol edemez, aynı zamanda akımın fazını da kontrol edebilir (vektör kontrol adının orijini).
Performans özellikleri: Sıfır hızdan kontrol edilebilir ve hız aralığı geniştir; tork doğru şekilde kontrol edilebilir, sistem yanıt hızı hızlıdır ve hız kontrol doğruluğu yüksektir.
4. Tork kontrolü
İngilizce'de DSC veya DTC kontrolü olarak adlandırılan doğrudan tork kontrol teknolojisi, vektör kontrol teknolojisinden sonra yüksek kontrol performansına sahip başka bir AC hız düzenleme teknolojisidir. Doğrudan tork kontrolü, stator koordinat sistemindeki asenkron motorun matematiksel modelini doğrudan analiz etmek, asenkron motorun akı bağlantısını ve torkunu hesaplamak ve kontrol etmek ve ayrı bir iki noktalı regülatör kullanmak için uzay vektörü ve stator alan yönelimini kullanan bir analiz yöntemidir ( Band-Band kontrolü), tork algılama değeri tork referans değeri ile karşılaştırılır, böylece tork dalgalanması belirli bir kayma aralığı ile sınırlandırılır, kaymanın boyutu frekans regülatörü tarafından kontrol edilir ve PWM darbe genişlik modülasyonu oluşturulur. Sinyal, yüksek dinamik performansa sahip bir tork çıkışı elde etmek için doğrudan inverterin anahtarlama durumunu kontrol eder. Doğrudan tork kontrolü, AC hız regülasyonunda başka bir sıçramayı tamamladı.
Doğrudan tork kontrolü de bire bir kontroldür Bir invertör birden fazla motoru kontrol edemez ve proses kontrolü için kullanılamaz.
Çeşitli filmlerin veya tellerin sarma veya çözme işleminde, bunun için rulonun gerilimi F sabit tutulmalıdır, yani F = C:
1) Haddelenmiş nesnenin doğrusal hızı v de sabit tutulmalıdır, yani v = C, böylece sarma gücü sabittir;
2) Merdanenin merdane çapının artması ile yükün direnç torku artar: Ancak doğrusal hızı sabit tutmak için merdane çapının artması ile yükün hızının düşmesi gerekir:
(b) Tork kontrol modunda sabit gerilim çalışmasını gerçekleştirin Sürücünün tork kontrol modunda çalışmasını sağlayın ve verilen sinyali belirli bir değere ayarlayın. Daha sonra, Şekil (b) 'deki eğrisinde gösterildiği gibi, motorun elektromanyetik torku TM da değişmeden kalacaktır: TM = C ve dinamik tork TJ, Şekilde gösterildiği gibi, sargı çapı D arttıkça negatif olur ( b) eğrisinde gösterilir. Sürüş sistemi, Şekil (c) 'de gösterilen hız değişim yasasını karşılayan bir yavaşlama durumunda olacaktır. Verilen torkun değiştirilmesi, sargının sıkılığını değiştirebilir.
Frekans dönüştürücünün dört işletim kontrol modunun karşılaştırması
Kontrol özellikleri: İnvertörün çıkış voltajı, voltaj-frekans dönüştürücü üzerinden çıkış frekansı ile orantılıdır.
1. v / f kontrol modu invertörünün değişimi, yani v / f = sabit
Performans özellikleri: yüksek maliyet performansı, sabit çıkış torku, yani sabit akı kontrolü, ancak hız kontrolünün doğruluğu yüksek değildir. Enerji tasarrufunun amaç olduğu ve hız doğruluğunun düşük olduğu durumlar için uygundur. Düşük hızda çalışırken, tork yetersiz olacaktır ve tork kompanzasyonu gereklidir.
2. Kayma frekansı kontrol modu invertörü
Bu kontrol bir kapalı döngü kontrolüdür. İki tür kontrol yöntemi vardır: Biri, motorun hız kontrol doğruluğunu iyileştirmek için geri besleme sinyali olarak motorun hızını kullanmak için hız sensörünü kullanmak; diğeri ise basınç, akış, sıcaklık vb. Gibi dolaylı fiziksel büyüklükleri sensör aracılığıyla elektrik sinyallerine dönüştürmek ve geri beslemektir. Bu dolaylı kontrol miktarlarının kontrol doğruluğunu iyileştirmek için inverter.
Bu kontrol yöntemi, inverterin kontrol hızını ve hızlı yanıtını ayarlayabilen, inverterin içinde bir PID regülatörü ile donatılmıştır.
V / f kontrol yöntemi, fanlar, su pompaları, bantlı konveyörler vb. Gibi değişken tork ve sabit tork yükleri için uygundur.
3. Vektör kontrol modu invertörü
Vektör kontrolü, frekans dönüştürücü içindeki elektronik hesaplama devresi aracılığıyla analog DC motorun kontrol yöntemiyle AC motoru kontrol etmektir.
Kontrol karakteristikleri: Akımın genliğini ve fazını aynı anda kontrol edin ve bu kontrol yöntemi yazılım aracılığıyla da ayarlanabilir.
Performans özellikleri: Sıfır hızdan kontrol edilebilir, düşük frekanslı tork geniş ve hız aralığı geniştir; tork ayarlanabilir
Hassas kontrol; sistem hızlı tepki hızına ve yüksek hız kontrol doğruluğuna sahiptir.
Uygulama kapsamı iki kontrol yöntemine bölünmüştür: hız sensörü yok (dahili kapalı döngü yoluyla) ve hız sensörü (harici kapalı döngü yoluyla) Bu kontrol yöntemlerinin her ikisi de motorun hızını (veya torku) doğrudan kontrol eder (stabilize eder) ve diğer kontrol yöntemleri olarak kullanılamaz. Miktar kontrolü (basınç, akış, sıcaklık vb.).
4. Doğrudan tork kontrollü invertör
Doğrudan tork kontrol teknolojisi tork algılama değerini tork referans değeri ile karşılaştırır, böylece tork dalgalanması belirli bir kayma aralığı ile sınırlandırılır Kaymanın boyutu frekans regülatörü tarafından kontrol edilir ve PWM darbe genişlik modülasyonu oluşturulur. Sinyal, sürücünün anahtarlama durumunu doğrudan kontrol eder.
Performans özellikleri: Sıfır hızdan kontrol edilebilir ve hız aralığı geniştir; tork doğru bir şekilde kontrol edilebilir;
Sistem, hızlı tepki hızına ve yüksek hız kontrol doğruluğuna sahiptir.
Vektör, kağıt yapımı, çelik haddeleme, takım tezgahları, kaldırma, vb. Gibi daha yüksek tork özellikleriyle çıkış torkunun hala 0HZ'de tutulduğu durumlar için uygundur. Tork kontrolü, torku doğru bir şekilde kontrol edebilir ve kağıt yapımı, baskı ve boyama makineleri gibi tork kontrolü durumları için uygundur.
Üç, frekans dönüştürücünün yapı prensibi
1. Frekans dönüştürücülerin sınıflandırılması
AC-AC tipi: Sabit frekanslı AC gücü, sürekli ayarlanabilir frekanslı AC gücüne doğrudan dönüştürür.Başlıca avantajı ara bağlantı olmaması ve yüksek dönüşüm oranıdır. Ancak sürekli ayarlanabilen frekans aralığı dardır. Esas olarak büyük kapasiteli düşük hızlı sürükleme sistemlerinde kullanılır. Doğrudan invertör olarak da bilinir.
AC ~ DC ~ AC tipi: önce AC gücünü sabit bir frekansla düzeltin ve ardından DC'ye çevirin ve ardından DC gücünü, bir invertör devresinden geçtikten sonra sürekli ayarlanabilir frekanslı üç fazlı bir AC gücüne çevirin. Doğru akımın alternatif akıma dönüştürülmesini kontrol etmek daha kolay olduğundan, frekans ayarlama aralığında bariz avantajlara sahiptir. Dolaylı frekans dönüştürücü olarak da bilinir.
Düzeltme işleminden sonra kondansatör ile gerilim tipi filtresi. Kullanılan akımın çoğu voltaj türüdür.
Düzeltmeden sonra indüktör ile akım tipi filtre.
Darbe Genlik Modülasyonu (PAM) - Çıkış voltajı, DC voltajını değiştirerek elde edilir.
Darbe genişlik modülasyonu (PWM) - Çıkış voltajı, çıkış darbesinin görev döngüsünü değiştirerek elde edilir.
Darbe genişliği modülasyon dalgası (PWM dalgası), sinüs dalgası gerilimini N eşit parçaya böler ve sinüs eğrisinin her bir eşit parçası tarafından çevrelenen alanı, alanına eşit büyüklükte dikdörtgen bir darbe ile değiştirir. Darbenin genişliği sinüs ile aynıdır. Dalganın boyutu orantılıdır, böylece kısaca PWM dalgaları olarak adlandırılan eşit olmayan genişliğe sahip darbe dizileri elde edilir.
Amaca göre sınıflandırılmış: özel, genel
Özel frekans dönüştürücü: fanlar ve pompalar için frekans dönüştürücüler, asansörler ve kaldırma makineleri için frekans dönüştürücüler, ara frekans dönüştürücüler vb. Gibi belirli bir (sınıfa) özgü denetim nesnesi için tasarlanmıştır.
Genel amaçlı frekans dönüştürücü: En yaygın kullanılan türdür ve aynı zamanda açıkladığımız ana çeşittir. Büyük kapasiteli invertör esas olarak metalurji endüstrisindeki bazı düşük hızlı durumlarda kullanılır.
2. Eviricinin bileşimi (AC ~ DC ~ AC tipi)
a. Ana devre yapısı
Bu devre, genel düşük voltajlı inverterin ana devre şemasıdır. Hangi marka invertör olursa olsun, ana devre yapısı temelde aynıdır. Çünkü: Doğrultucu devresi ve evirici devresi iki standart modüldür ve değişim için yer yoktur.
b. İnvertör kontrol devresi
Herhangi bir inverter markasının dahili fonksiyonel blok şeması aynıdır, çünkü inverterin normal çalışmayı sağlamak için ilgili fonksiyonlara sahip olması gerekir. Frekans dönüştürücü temel olarak şunları içerir:
Ana devre, akım koruma devresi, voltaj koruma devresi, aşırı ısınma koruma devresi, sürücü devresi, stabilize güç kaynağı, kontrol terminali, arayüz devresi, çalışma paneli, CPU vb.
