La historia del desarrollo de los convertidores de frecuencia
Específicamente, su curva de control cambiará con el cambio de carga; la respuesta del par es lenta, la tasa de utilización del par del TV no es alta y a baja velocidad debido a la resistencia del estator y al efecto de la zona muerta del inversor, El rendimiento se degrada y la estabilidad es deficiente.
La transformación del sistema de control U/F del convertidor de frecuencia ha pasado principalmente por tres etapas
La primera etapa:
1. Los eruditos japoneses propusieron el vector espacial de voltaje básico del lugar de flujo (o método del lugar de flujo).
Este método se basa en el efecto de generación general de formas de onda trifásicas, con el objetivo de aproximarse a la trayectoria ideal del campo magnético giratorio circular del entrehierro del motor y genera formas de onda de modulación de dos fases al mismo tiempo.
Este método se llama control vectorial espacial de voltaje.
Los modelos típicos incluyen las series Fujifilm FRN5OOOG5/P5 y SANKEN MF, que ingresaron al mercado chino alrededor de 1989.
② Introduce el control de compensación de frecuencia para eliminar el error de estado estable del control de velocidad.
(3) Basado en el modelo de estado estacionario del motor, se utilizan señales de corriente CC como la serie Siemens MicroMaster para reconstruir la corriente de fase, estimando así el tamaño del enlace de flujo y eliminando el impacto. de la resistencia del estator sobre el rendimiento a bajas velocidades a través de la influencia del control de retroalimentación.
(4) Realice un control de bucle cerrado del voltaje y la corriente de salida para mejorar la precisión y estabilidad del control de voltaje bajo cargas dinámicas y mejorar la forma de onda de la corriente hasta cierto punto.
Otra ventaja de este método de control es que la sobretensión y la sobrecorriente causadas por la regeneración se suprimen significativamente, lo que permite una rápida aceleración y desaceleración.
Posteriormente, en 1991, Fuji Electric presentó los conocidos diseños de las series FVR y FRNG7/P7, que incorporaban el 23. ④ Diferentes niveles de tecnología, por lo que es muy representativo.
Mitsubishi Hitachi y Toshiba también tienen productos similares.
Sin embargo, entre los cuatro métodos anteriores, dado que no se introduce el ajuste de par, el rendimiento del sistema no mejora fundamentalmente.
Segunda etapa:
Control de vectores.
También conocido como control orientado a campo magnético.
Fue propuesto por primera vez por F. Blasschke y otros en Alemania Occidental a principios de la década de 1970, y analizó y desarrolló este principio comparando motores de CC y motores de CA, creando así la invención de los motores de CA, etc. El primero de su tipo en lograr un control eficaz del motor de CC.
Permite a las personas ver que, aunque el control de los motores de CA es complejo, también puede realizar la esencia inherente del control independiente del par y el campo magnético.
El punto básico del control vectorial es controlar el flujo del rotor, orientar el flujo del rotor y luego descomponer la corriente del estator en dos componentes: par y campo magnético, y lograr un control ortogonal o desacoplado mediante transformación de coordenadas.
Sin embargo, debido a que el flujo del rotor es difícil de observar con precisión y la transformación vectorial es compleja, el efecto de control real a menudo es difícil de lograr en el análisis teórico. Esta es una deficiencia de la tecnología de control vectorial en la práctica. aplicaciones.
Además, se debe obtener directa o indirectamente la posición del flujo del rotor en el espacio para lograr el control del desacoplamiento de la corriente del estator. En este sistema de control vectorial, es necesario mantener la posición del rotor o el sensor de velocidad, lo que obviamente genera inconvenientes para muchas aplicaciones.
Aun así, la tecnología de control vectorial todavía está intentando integrarse en convertidores de frecuencia de uso general. Desde 1992, la alemana Siemens ha desarrollado la serie universal 6SE70, que puede realizar control de frecuencia, control vectorial y servocontrol a través de placas FC, VC y SC respectivamente.
En 1994, la serie se amplió a más de 315KW.
En la actualidad, además del alto precio por debajo de 200 KW, la serie 6SE70 tiene un alto costo y rendimiento por encima de 200 KW.
La tercera etapa:
En 1985, el profesor Depenbrock de la Universidad del Ruhr en Alemania propuso por primera vez la teoría del control directo de par (DTC).
A diferencia del control vectorial, el control de par directo no controla indirectamente el par mediante el control de la corriente y el enlace de flujo, sino que controla directamente el par como una variable controlada.
Las ventajas del control de par son: el control de par controla el flujo del estator y esencialmente no requiere información de velocidad; el control es robusto para todos los parámetros del motor excepto la resistencia del estator introducida. El observador de enlace magnético del estator permite una estimación conveniente; de información de velocidad síncrona.
Por lo tanto, la velocidad sin sensores se puede implementar fácilmente.
Este método de control se aplica naturalmente al diseño de convertidores de frecuencia de uso general y se denomina control de par directo sin sensor de velocidad.
Pero este control se basa en el modelo matemático preciso del motor y en la identificación automática de los parámetros del motor (la identificación le da un ID). La impedancia real del estator, la inductancia mutua, el factor de saturación, la inercia del motor y otros parámetros importantes del motor se establecen automáticamente mediante el cálculo de ID, y luego el par real, la colisión de la cadena del estator y la velocidad del rotor del motor se estiman en función del modelo preciso del motor. -Con control, se genera la señal PWM para controlar el estado de conmutación del inversor.
El sistema puede lograr una velocidad de respuesta de par rápida y una alta velocidad y precisión de control de par.
La serie de control de par directo ACS600 lanzada por primera vez por ABB en 1995 ha alcanzado
Otras empresas también están apuntando al control de par directo, como el control vectorial sin sensores de velocidad de alto rendimiento Yaskawa VS-676H5. serie . Aunque todavía es diferente del control de par directo, ha logrado una respuesta de par de 100 ms y una precisión de control de velocidad de más o menos 0,2% (sin PG) y más o menos 0,01% (con PG). más o menos alrededor del 3%.
Otras empresas, como el FRN5000G9/P9 y la última serie FRN5000GLL/P11 fabricada por Fuji Electric de Japón, han adoptado diseños de control sin sensores de velocidad similares y su rendimiento se ha mejorado aún más. Sin embargo, el inversor no es mucho más caro que los modelos anteriores.
El desarrollo de la tecnología de control se debe íntegramente al desarrollo de la tecnología de microprocesadores. Desde que INTEL lanzó la serie 8x19965438 en 2016, los chips dedicados al control de motores han logrado grandes avances en términos de variedad, velocidad, funcionalidad y rentabilidad.
Por ejemplo, los microcontroladores M37705 y M7906 desarrollados por Mitsubishi Electric para control de motores, y el TMS320C240DSP desarrollado por Texas Instruments son productos relativamente representativos.