Выходное напряжение низковольтного универсального преобразователя частоты составляет 380~650В, выходная мощность составляет 0,75~400 кВт, рабочая частота составляет 0~400 Гц, а его основная цепь использует AC-DC- Цепь переменного тока. Его метод управления прошел следующие четыре поколения.
Режим управления синусоидальной широтно-импульсной модуляцией (SPWM)
Он характеризуется простой структурой схемы управления, низкой стоимостью и хорошей механической прочностью, что соответствует требованиям плавного регулирования скорости обычной трансмиссии и широко используется в различных областях промышленности. Однако на низких частотах из-за низкого выходного напряжения на крутящий момент существенно влияет падение напряжения на сопротивлении статора, так что максимальный крутящий момент на выходе снижается. Кроме того, его механические характеристики не такие жесткие, как у двигателя постоянного тока, динамический крутящий момент и характеристики регулирования статической скорости неудовлетворительны, а производительность системы невысока, кривая управления будет меняться при изменении нагрузки, реакции крутящего момента. работает медленно, коэффициент использования крутящего момента двигателя невысок, производительность снижается из-за наличия сопротивления статора и эффекта мертвой зоны инвертора на низкой скорости, а стабильность становится плохой. Поэтому люди разработали регулирование скорости преобразования частоты с векторным управлением.
Режим управления пространственным вектором напряжения (SVPWM)
Он основан на предпосылке общего эффекта генерации трехфазного сигнала и направлен на аппроксимацию идеальной круговой траектории вращающегося магнитного поля воздушного зазора двигателя, одновременную генерацию трехфазного модулированного сигнала и управление им с помощью приближаясь к окружности вписанным многоугольником. После практического использования он был усовершенствован, то есть введена частотная компенсация, что позволяет устранить погрешность регулирования скорости; Величина потока оценивается по обратной связи, чтобы исключить влияние сопротивления статора на малых скоростях. Выходное напряжение и ток замкнуты для повышения динамической точности и стабильности. Однако имеется много звеньев цепи управления, и регулировка крутящего момента не введена, поэтому производительность системы существенно не улучшилась.
Режим векторного управления (VC)
Практика векторного управления частотно-преобразовательным регулированием скорости заключается в преобразовании тока статора Ia, Ib, Ic асинхронного двигателя в трехфазной системе координат, через трехфазное-двухфазное преобразование, эквивалентного переменному току Ia1Ib1 в двухфазной стационарной системе координат, а затем через преобразование вращения, ориентированного на магнитное поле ротора, эквивалентное постоянному току Im1, It1 в системе координат синхронного вращения (Im1 эквивалентно току возбуждения двигателя постоянного тока; IT1 эквивалентно к току якоря, пропорциональному крутящему моменту), а затем имитировать метод управления двигателем постоянного тока, найти управляющую величину двигателя постоянного тока и реализовать управление асинхронным двигателем после соответствующего обратного преобразования координат. Его суть состоит в том, чтобы приравнять двигатель переменного тока к двигателю постоянного тока и независимо управлять двумя компонентами скорости и магнитного поля. Управляя потокосцеплением ротора, а затем разлагая ток статора, получают две составляющие крутящего момента и магнитного поля, а квадратурное управление или управление развязкой реализуется путем преобразования координат. Предложение метода борьбы с переносчиками имеет эпохальное значение. Однако в практических приложениях из-за того, что поток ротора трудно точно наблюдать, характеристики системы сильно зависят от параметров двигателя, а векторное преобразование вращения, используемое в эквивалентном процессе управления двигателем постоянного тока, является более сложным, что затрудняет фактический контрольный эффект для достижения идеальных результатов анализа.
Метод прямого управления крутящим моментом (DTC)
В 1985 году профессор ДеПенброк из Рурского университета в Германии впервые предложил технологию преобразования частоты с прямым управлением крутящим моментом. Эта технология в значительной степени устраняет недостатки вышеупомянутого векторного управления и быстро развивается благодаря новым идеям управления, лаконичной и четкой структуре системы и превосходным динамическим и статическим характеристикам. Эта технология была успешно применена для приводов переменного тока большой мощности, тяговых электровозами. Прямое управление крутящим моментом напрямую анализирует математическую модель двигателя переменного тока в системе координат статора и управляет потоком и крутящим моментом двигателя. Он не требует, чтобы двигатель переменного тока был эквивалентен двигателю постоянного тока, что устраняет множество сложных вычислений при преобразовании векторного вращения; Ему не нужно имитировать управление двигателем постоянного тока, а также не нужно упрощать математическую модель двигателя переменного тока для развязки.
Матрица AC-AC режим управления
Преобразование частоты VVVF, преобразование частоты с векторным управлением и преобразование частоты с прямым управлением крутящим моментом являются одним из преобразований частоты AC-DC-AC. Его общими недостатками являются низкий коэффициент входной мощности, большой гармонический ток, большая емкость для накопления энергии, необходимая для цепей постоянного тока, и регенеративная энергия не может быть возвращена в сеть, то есть четырехквадрантная работа не может быть выполнена. По этой причине возникла матрица переменной частоты. Потому что матричное преобразование частоты AC-AC исключает промежуточное звено постоянного тока, тем самым избавляясь от громоздких и дорогих электролитических конденсаторов. Это может обеспечить коэффициент мощности l, входной ток синусоидальной и четырехквадрантной работы, а также высокую удельную мощность системы. Хотя эта технология еще не разработана, она по-прежнему привлекает многих ученых к ее углубленному изучению. Суть его не в косвенном управлении током, потокосцеплением и равными величинами, а непосредственно реализуется крутящий момент как регулируемая величина. Вот как:
1. Управляйте потоком статора, чтобы ввести наблюдатель потока статора для реализации безскоростного датчика;
2. Автоматическая идентификация (ID) основана на точных математических моделях двигателя для автоматического определения параметров двигателя;
3. Рассчитать фактическое значение, соответствующее импедансу статора, взаимной индуктивности, коэффициенту магнитного насыщения, инерции и т. д., рассчитать фактический крутящий момент, поток статора и скорость вращения ротора для управления в реальном времени;
4. Реализуйте полосовое управление для генерации сигналов ШИМ в соответствии с полосовым управлением потоком и крутящим моментом для управления состоянием переключения инвертора.
Частота AC-AC матричного типа имеет быструю реакцию крутящего момента (<2ms), high speed accuracy (±2%, no PG feedback), and high torque accuracy (<+3%); At the same time, it also has high starting torque and high torque accuracy, especially at low speed (including 0 speed), it can output 150%~200% torque.