Promremont34.ru

Авто мастеру
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Векторное управление двигателем алгоритм работы ключей

Векторное управление

Векторное управление является методом управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз (скалярное управление), но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора. Первые реализации принципа векторного управления и алгоритмы повышенной точности нуждаются в применении датчиков положения (скорости) ротора.

В общем случае под «векторным управлением» понимается взаимодействие управляющего устройства с так называемым «пространственным вектором», который вращается с частотой поля двигателя.

Классификация методов векторного управления

Со времен появления первых управляемых электроприводов переменного тока было предложено много способов регулирования скорости ротора и момента на валу. Наиболее массовое применение нашли методы линейного и нелинейного регулирования.

Первый способ применяют в схемах с широтно-имульсной модуляцией. При этом вектор напряжения обмоток статора определяется как усредненное значение за период дискретизации. При линейном регулировании используется пространственно векторная модуляция, регулятор (ПИ) работает с усредненными величинами за период дискретизации сигналов, в то время как нелинейный метод подразумевает обработку мгновенных величин сигналов.

К линейному способу регулирования относятся:

  • Полеориентированное управление или ПОУ (англ. FOC ).
  • Прямое управление моментом с пространственно-векторной модуляцией напряжения или ПУМ-ПВМ (англ. DTC-SVM ).
  • Прямое управление моментом с пространственно векторной модуляцией потока или ПУМ-ПВМП (англ. DTC-FVM).

Обработка средних значений позволяет снизать частоту выборки в линейных схемах до 2-5 кГц. При применении нелинейного метода эта величина составляет до 40 кГц. К таким способам относят:

  • Прямое управление моментом с таблицей включения или ПУМ.
  • Прямое самоуправление ПСУ.
  • Адаптивное прямое управление моментом.

Нелинейное управление позволяет упростить схему, не требует установки датчика положения. Такой способ также отличает отсутствие необходимости выполнять преобразование Парка, отдельную модуляцию напряжения, вводить в топологию контуры тока. Приводы с нелинейным управлением обладают отличными динамическими характеристиками.

К недостаткам метода относят наличие широкоспекторных шумов, значительных пульсаций момента и тока, обусловленных переменной частотой переключения ключей, высокие требования к точности определения вектора магнитного потокосцепления статора и момента.

Полеориентированное управление (ПОУ, FOC )

Полеориентированное управление – метод раздельного контроля магнитного поля и момента. Такой способ применяют в схемах привода с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором (АДКР) и синхронными электрическими машинами на постоянных магнатах (СДПМ). Метод аналогичен управлению электродвигателями постоянного тока с независимым возбуждением и механической коммутацией.

Главная особенность таких машин – разделенные обмотки возбуждения и якоря. Потокосцепление регулируется током возбуждения статора, изменение момента осуществляется регулировкой тока вращающейся части.

Бесщеточные электрические машины с короткозамкнутым ротором и постоянными магнитами имеют 3-фазные обмотки неподвижной части, потокосцепление и момент зависят от величины и фазы тока статора. Токи возбуждения и ротора объединены. Таким образом, их величины и фазы нельзя изменять независимо друг от друга.

Ток в таких двигателях можно разложить на 2 составляющие: продольную Isd и поперечную Isq. От амплитуды и фазы Isd зависит поле, от значений Isq зависит момент на валу.

В такой системе управление двигателем переменного тока аналогично управлению электрической машиной с независимым возбуждением. Регулирование может быть осуществлено инвертором с широтно-импульсным модулятором, пропорционально-интегральным регулятором и пространственно-векторной модуляцией напряжения.

При этом мгновенные значения тока неподвижной части преобразовываются при помощи преобразования Парка для адаптации к системе координат вращения ротора с учетом сигналов датчика положения вращающейся части. Поле изменяется путем регулирования продольной компоненты Isd, момент – регулировкой поперечной составляющей Isq.

Для определения векторов опорных напряжений в схеме применяется вычислительный блок, осуществляющий обратное преобразование Парка.

Для получения данных о положении вала используется датчик, интегрированный в двигатель. Также возможно полеориентированное управление по косвенным данным. В этом случае положение ротора вычисляется на основании сигналов со счетчика оборотов или измерений других параметров.

Прямое управление моментом с пространственно-векторной модуляцией напряжения

Общая схема прямого управления с ПВМН (пространственно-векторной модуляцией напряжения) представлены на рисунке.

Схемы реализованы по подчиненному принципу, то есть внешний контур регулирует момент, внутренний – потокосцепление статора. Вектор управляющего напряжения uz формируется через векторы потокосцепления ψ и момента М, то есть, он состоит из опорных составляющих напряжения статора.

С выхода регулятора момента подается команда на изменения угла положения ротора, частоты его вращения. В таких схемах момент и потокосцепление регулируются в замкнутых контурах напрямую, что предполагает точное определение пространственных величин потока и момента. Схема с пространственно-векторной модуляцией напряжения работает на постоянной частоте переключений. Это позволяет осуществлять пуск двигателя на низкой скорости, снижает пульсации потока и момента. К недостаткам относятся некоторое ухудшение динамических характеристик.

Частотные преобразователи DELTA Electronics

Преобразователи частоты DELTA Electronics или, как их еще называют — частотные преобразователи, предназначены для управления и регулирования скорости вращения электрических двигателей или их момента.

Читать еще:  Бензиновый двигатель работает как дизель пассат

При частотном регулировании электропривода частотный преобразователь Delta Electronics с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) формирует на своем выходе такое трехфазное напряжение, при котором электродвигатель вращается с заданной частотой или моментом, а пуск двигателя происходит плавно, без больших пусковых токов и ударов, что, в свою очередь, уменьшает нагрузку на электрическую сеть, электродвигатель, механизмы и увеличивает срок их службы.

Частотно-регулируемые приводы широко используются для управления производительностью (расходом или давлением) насосов, вентиляторов и воздуходувок, в подъемно-транспортном оборудовании и конвейерах, в экструдерах, смесителях, центрифугах, сепараторах, вибраторах, в пескоструйных аппаратах, в металло- и деревообрабатывающем оборудовании, обрабатывающих центрах и прессах, типографском оборудовании. Также частотный привод может применяться в операциях намотки, протяжки, резки и т.п.

В номенклатуру частотных преобразователей Delta Electronics входят:

Помимо преобразователей частоты подразделение промышленной автоматизации Delta Electronics занимается разработкой и производством широкого спектра продукции для автоматизации производственных процессов: сервоприводы, панели оператора, программируемые контроллеры, температурные регуляторы, счетчики, конвертеры интерфейса источники питания, что позволяет конечным пользователям эффективно решить практически любую задачу автоматизации и энергосбережения.

Со списком продукции Delta Electronics, поставляемым нашей компанией, можно ознакомиться в приведённом ниже прайс-листе.

Общепромышленные преобразователи частоты VFD-С

Серия VFD-C использует FOC-векторное управление в качестве базовой технологии управления двигателем, за счет чего достигаются беспрецедентно высокие характеристики привода, такие как пусковой момент, точность поддержания скорости и момента в широком диапазоне регулирования.

Большой эксплуатационный ресурс в совокупности с контролем времени наработки наиболее важных компонентов обеспечивают длительную и надежную эксплуатацию изделия.

  • Режимы управления скоростью, моментом, положением.
  • Модульный дизайн с большим количеством плат расширения.
  • Встроенный ПЛК с LD-программированием и часы реального времени.
  • Модели с двумя наборами номинальных данных (для нормального/тяжелого рабочего цикла).
  • Управление/ограничение момента в 4-х квадрантах.
  • Управление стандартными асинхронными двигателями и синхронными сервомоторами в разомкнутом и в замкнутом контуре скорости.
  • Стартовый момент: до 150% на 0.5Гц (без обратной связи); до 150% на 0Гц (с энкодером).
  • Стабильное управления скоростью на низких частотах, до 200% момента на нулевой скорости в режиме FOC+PG.
  • Помимо традиционного ПИ-регулятора в контуре скорости, в VFD-C используется PDFF-управление, которое устраняет перерегулирование и улучшает отклик системы.
  • Функция безопасной остановки двигателя в соответствие со стандартами EN954-1, EN60204-1 и IEC61508 для предотвращения травмирования персонала от случайного запуска.
  • Функция синхронизации угловых положений вала нескольких приводов.
  • Встроенные CANOpen и Modbus, опциональные PROFIBUS-DP, DeviceNet, MODBUS TCP и Ethernet/IP интерфейсы.
  • Встроенный тормозной ключ (в моделях до 30кВт включительно).
  • Встроенный дроссель постоянного тока (в моделях от 37кВт).
  • Встроенный RFI-фильтр.
  • Съемный цифровой пульт управления с текстовым ЖК-дисплеем.
  • Платы расширения входов/выходов и для подключения энкодера.
  • Быстросъемный вентилятор.

Преобразователи частоты для насосов и вентиляторов VFD-СP

Встроенные возможности серии VFD-CP многодвигательного управления, циклического управления по времени и одновременного управления 8-ю насосами улучшают эффективность использования оборудования, выравнивают моторесурс насосов и экономят электроэнергию. Динамическое управление давлением/потоком воздуха позволяет снизить затраты на оборудование для конечного пользователя.

Характеристики

Серия VFD-VL снимается с производства и заменяется на улучшенную серию VFD-ED

Модель VFD-VLПредлагаемая замена на VFD-ED
VFD055VL23AVFD055ED23S
VFD075VL23AVFD075ED23S
VFD110VL23AVFD110ED23S
VFD150VL23AVFD150ED23S
VFD185VL23AVFD185ED23S
VFD220VL23AVFD220ED23S
VFD300VL23AVFD300ED23S
VFD370VL23AVFD370ED23S
Опции
Опция VFD-VLПодходящая замена для серии VFD-EDОписание
KPVL-CC01KPC-CC01Серия VFD-ED имеет встроенный пульт управления KPED-CC01, но также доступен дополнительный пульт KPC-CC01
EMVL-PGABL-1 EMVL-PGABO-1 EMVL-PGABOEMED-PGABD-1Плата EMED-PGABD-1 поддерживает линейный драйвер, открытый коллектор, выходное напряжение и push-pull
EMVL-PGH01 EMVL-PGS01EMED-PGHSD-1Вторая плата энкодера EMED-PGHSD-2 может поддерживать соединение клеммного блока с энкодером
EMVL-IODA01не требуетсяВстроенные в VFD-ED входы/выходы достаточны для большиснтва применений
EMVL-SAF01не требуетсяСерия VFD-ED уже имеет встроенную функцию безопасного отключения крутящего момента (STO)
Подробнее о замене (pdf)

Описание серии VFD-VL:

Uпит, ВДиапазон мощностей, кВт
3Ф/220В5.5 — 37
3Ф/380В5.5 — 75

Функции и особенности:

  • Высокоэффективный алгоритм векторного управления – управление ориентацией поля (FOC – field oriented control).
  • Поддержка работы как с асинхронными двигателями, так и с синхронными двигателями на постоянных магнитах, проведениеавтоматического тестирование двигателя при старте.
  • Возможность питания от резервного источника питания 48/96 VDC.
  • Встроенное управление процессом пуска и останова лифтовых задач.
  • Встроенная настройка работы выходного тормозного реле дляуправления внешним электромагнитным тормозом.
  • Полный комплекс защитных функций: высокоточное измерение тока, многоуровневая защита от перегрузки (oL, oL1, oL2), защита от перенапряжения и сверхтока, от короткого замыкания, функция поиска скорости, подключение термистора двигателя и другое.
  • Поддержка управления от внешнего цифрового пульта управления.
  • Автоматическая настройка
    • Автоматическая настройка статических и динамических параметровдвигателя.
    • Автонастройка на двигатель и автоопределение угла смещения энкодера
    • Автокоррекция стартового момента и компенсация изменяющейся нагрузки
    • При работе с двигателями на постоянных магнитах: автоопределение положения ротора перед запуском
  • Возможность работы с энкодерами, имеющими выход «Line Drive», а также «Sin, Cos».
  • Все преобразователи данной серии имеют встроенный тормозной ключ (для внешних тормозных резисторов, на моделях до 22 кВт).
  • Модульная конструкция

    • Плата управления и опциональные карты расширения монтируются горизонтально, что упрощает сборку
    • Терминалы расположены в легкодоступном для подклюдчения месте
    • Легко снять или заменить конденсаторы и вентиляторы
  • Запрограммированная процедура включения/выключения лифта
  • Встроенный порт RS485 с поддержкой стандартного протокола Modbus.
  • Программное обеспечение для компьютера, обеспечивающеемониторинг, управление, загрузку и сохранение параметров.
Читать еще:  Фиат палио схема двигателя

Преимущества лифта без машинного отделения с двигателем на постоянных магнитах:

  • Экономия пространства, а также времени на монтаж при использовании компактного безредукторного электродвигателя на постоянных магнитах
  • Высокие технические показатели: КПД двигателя на постоянных магнитах доходит до 95%
  • Энергоэффективность: вдвое более низкий расход энергии по сравнению с традиционным лифтом, и втрое – по сравнению с гидравлическим лифтом
  • Низкие затраты на техобслуживание и экологичность: нет необходимости менять масло в редукторе
  • Плавный ход лифта благодаря современным технологиям управления

Технические характеристики

Х а р а к т е р и с т и к и у п р а в л е н и яМетод управленияU/f=const; векторный с обратной связью, (в т.ч. для двигателей на постоянных магнитах); векторный без обратной связи, управление моментом
Стартовый крутящий моментДо 150% от номинального от 0 Гц (в режимах с обратной связью)
Диапазон регулирования скорости1:100 (до 1:1000 при наличии обратной связи по энкодеру)
Точность управления скоростью±0,5% (до ±0,2% при наличии обратной связи по энкодеру)
Полоса пропускания контура управления скоростью5 Гц (до 40 Гц в векторном режиме)
Максимальная выходная частота0. 120 Гц
Точность поддержания частотыЦифровое задание — ±0,005%, аналоговое задание — ±0,5%
Точность задания частотыЦифровое задание: 0,01 Гц; Аналоговое задание: 1/4096 (АЦП 12 разрядов)
Ограничение по выходному токуДо 200% от выходного тока
Точность поддержания момента±5%
Время ускорения/замедления0,00. 600,00 с
Характеристика U/fПо 4 точкам
Аналоговый вход-10. +10 В, 4. 20 мА
Ток торможенияДо 20% от номинального тока
Ф у н к ц и и з а щ и т ыЗащита двигателяЭлектронное термореле
Защита от превышения тока220. 300% от номинального тока
Защита от утечки на землюУстанавливается до 50% от номинального тока
Перегрузочная способностьДо 150% в течение 60 с, до 200% в течение 3 с.
Защита от перенапряженияСрабатывает при напряжении шины постоянного тока свыше 400/800 В
Защита от бросков сети питанияМеталл-оксидный варистор
Защита от перегреваВстроенный датчик температуры
О к р у ж а ю щ а я с р е д аУровень защитыIP20 / NEMA1
Рабочая температура-10. +45°C
Температура хранения-20. +60°C
Влажность

—>

—>

—>

—>

—>

—>

—>

—>

—>

—>

НазваниеОписаниеЦена*
Наличие**
Перезвонить
Запросить
VFD055VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 5,5 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 21 605 грн
Есть в наличии! действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
КУПИТЬ
VFD110VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 11 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 32 775 грн
Есть в наличии! действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
КУПИТЬ
VFD150VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 15 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 44 747 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD185VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 18,5 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 57 462 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD220VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 22 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 66 305 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD300VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 30 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 86 007 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD370VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 37 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 101 698 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD450VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 45 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 120 099 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD550VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 55 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 138 503 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ
VFD750VL43AЛифтовой преобразователь частоты, 3х400 В, 75 кВт, поддержка синхронных и асинхронных двигателей, встроенный тормозной ключ 170 463 грн
3-6 недель действительно на: 19.09.2021 16:45
Перезвоните сейчас!
Запросите сроки
КУПИТЬ

Примечания:
*Цена без НДС
**Срок поставки отсутствующих на складе позиций — ориентировочный. Точный срок можно узнать по запросу, либо после размещения заказа
Цены и состояние склада обновляются 1 раз в сутки.

Три фазы

Трехфазные бесколлекторные двигатели приобрели наибольшее распространение. Но они могут быть и одно, двух, трех и более фазными. Чем больше фаз, тем более плавное вращение магнитного поля, но и сложнее система управления двигателем. 3-х фазная система наиболее оптимальна по соотношению эффективность/сложность, поэтому и получила столь широкое распространение. Далее будет рассматриваться только трехфазная схема, как наиболее распространенная. Фактически фазы — это обмотки двигателя. Поэтому если сказать «трехобмоточный», думаю, это тоже будет правильно. Три обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Трехфазный бесколлекторный двигатель имеет три провода — выводы обмоток, см. рисунок.

Двигатели с датчиками имеют дополнительных 5 проводов (2-питание датчиков положения, и 3 сигналы от датчиков).

В трехфазной системе в каждый момент времени напряжение подается на две из трех обмоток. Таким образом, есть 6 вариантов подачи постоянного напряжения на обмотки двигателя, как показано на рисунке ниже.

Это позволяет создать вращающееся магнитное поле, которое будет проворачиваться «шагами» на 60 градусов при каждом переключении. Но не будем забегать наперед. В следующей статье будут рассмотрены устройство бесколлекторного двигателя, варианты расположения магнитов, обмоток, датчиков и т.д., а позже будут рассмотрены алгоритмы управления бесколлекторными двигателями.

Бесколлекторные моторы «на пальцах» Что такое бесколлекторные моторы и как управлять бесколлекторными моторами:

Управление двигателем

Контроллер ВД регулирует момент, действующий на ротор, меняя величину ШИМ.

В отличие от щёточного электродвигателя постоянного тока, коммутация в ВД осуществляется и контролируется с помощью электроники.

Распространены системы управления, реализующие алгоритмы широтно-импульсного регулирования и широтно-импульсной модуляции при управлении ВД.

Система, обеспечивающая самый широкий диапазон регулирования скорости — у двигателей с векторным управлением. С помощью преобразователя частоты осуществляется регулирование скорости двигателя и поддержание потокосцепления в машине на заданном уровне.

Особенность регулирования электропривода с векторным управлением — контролируемые координаты, измеренные в неподвижной системе координат преобразуются к вращающейся системе, из них выделяется постоянное значение, пропорциональное составляющим векторов контролируемых параметров, по которым осуществляется формирование управляющих воздействий, далее обратный переход.

Недостатком этих систем является сложность управляющих и функциональных устройств для широкого диапазона регулирования скорости.

Схема подключения

В реальности же, чтобы получить из частотного преобразователя 380В выход 3 фазы, нужно подключить на вход 3 фазы 380В:

Подключение частотника к одной фазе аналогично, за исключением подключения питающих проводов:

Однофазный преобразователь частоты для двигателя с конденсатором (насоса или вентилятора малой мощности) подключается по такой схеме:

Как вы могли видеть на схемах, кроме питающих проводов и проводов к двигателю у частотника есть и другие клеммы, к ним подключаются датчики, кнопки выносного пульта управления, шины для подключения к компьютеру (чаще стандарта RS-485) и прочее. Это даёт возможность управления двигателем по тонким сигнальным проводам, что позволяет убрать частотный преобразователь в электрощит.

Частотники – это универсальные устройства, назначение которых не только регулировка оборотов, но и защита электродвигателя от неправильных режимов работы и электропитания, а также от перегрузки. Кроме основной функции в устройствах реализуется плавный пуск приводов, что снижает износ оборудования и нагрузки на электросеть. Принцип работы и глубина настройки параметров большинства частотных преобразователей позволяет экономить электроэнергию при управлении насосами (ранее управление осуществлялось не за счет производительности насоса, а с помощью задвижек) и другим оборудованием.

На этом мы и заканчиваем рассмотрение вопроса. Надеемся, после прочтения статья вам стало понятно, что такое частотный преобразователь и для чего он нужен. Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео по теме:

Наверняка вы не знаете:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector