Пастаўшчыкі прылад зваротнай сувязі па энергіі нагадваюць вам, што з-за складаных характарыстык перадачы электрычнай энергіі электрарухавікі часта працуюць як у прамым, так і ў зваротным кірунку, часта ў стане перагрузкі і пастаяннага пераключэння паміж электрычным рэжымам і тармажэннем; іх бяспека і надзейнасць таксама маюць вырашальнае значэнне. Тэхналогія пераўтварэння частаты рухавікоў пераменнага току становіцца ўсё больш складанай, і выкарыстанне пераўтваральнікаў частаты для рэгулявання хуткасці асінхроннага рухавіка пераменнага току стала найважнейшай энергазберагальнай тэхналогіяй для рэгулявання хуткасці рухавіка.
Рэгуляванне хуткасці сувязі развівалася ад рэгулявання хуткасці напружання статара, рэгулявання хуткасці паслядоўнага злучэння полюсаў ротара, рэгулявання хуткасці з дапамогай электрамагнітнай муфты слізгацення ў 1970-х гадах да рэгулявання хуткасці са зменнай частатой у 1980-х гадах, і розныя тэхналогіі дасягнулі практычнай стадыі. З ростам надзейнасці і зніжэннем кошту рэгулявання хуткасці пераменным токам, замена рэгулявання хуткасці пастаянным токам стала непазбежнай тэндэнцыяй.
1. Пераўтваральнік частаты і энергазберажэнне
Пры рэгуляванні хуткасці ніжэй за асноўную частату асінхронных рухавікоў звычайна выкарыстоўваецца метад кіравання з пастаянным каэфіцыентам напружання-частоты і кампенсацыяй падзення напружання статара; калі хуткасць рэгулюецца вышэй за асноўную частату, звычайна выкарыстоўваецца метад кіравання пастаянным напружаннем і зменнай частатой. Спалучаючы два вышэйзгаданыя сітуацыі, можна атрымаць характарыстыкі кіравання хуткасцю асінхронных рухавікоў са зменным напружаннем і зменнай частатой. Згодна з алгарытмам DIT, згодна з прынцыпам сіметрыі, калі x(n) раскласці на дзве групы ў часавой вобласці, то ў частотнай вобласці X(k) будзе фарміраваць няцотныя-цотныя групы выбаркі, утвараючы яшчэ адну распаўсюджаную структуру FFT, якая называецца алгарытмам выбаркі FFT у частотнай вобласці (DIF-FFT). Упершыню ён быў прапанаваны Сандэ і Цёркі, а таксама шырока вядомы як алгарытм Сандэ-Цёркі.
Тармазны ланцуг універсальнага пераўтваральніка частоты прызначаны для задавальнення патрэб тармажэння асінхронных рухавікоў. У сістэме прывада са зменнай частатой для запаволення і спынення асінхроннага рухавіка можна выкарыстоўваць метад паступовага зніжэння выходнай частаты універсальнага пераўтваральніка частоты для зніжэння сінхроннай хуткасці асінхроннага рухавіка, тым самым дасягаючы мэты запаволення рухавіка. Падчас працэсу запаволення асінхроннага рухавіка, з-за таго, што сінхронная хуткасць ніжэйшая за фактычную хуткасць асінхроннага рухавіка, фаза току ротара будзе адваротнай, што прывядзе да таго, што асінхронны рухавік будзе генераваць тармазны момант, гэта значыць знаходзіцца ў стане рэкуператыўнага тармажэння. Для універсальных пераўтваральнікаў частоты вялікай і сярэдняй магутнасці для эканоміі энергіі звычайна выкарыстоўваецца блок рэкуперацыі энергіі для вяртання вышэйзгаданай энергіі ў крыніцу харчавання. Для універсальных пераўтваральнікаў частоты малой магутнасці звычайна выкарыстоўваецца тармазны ланцуг для спажывання энергіі зваротнай сувязі ад асінхроннага рухавіка ў тармазным ланцугу. У тэхніцы апрацоўка энергіі рэкуператыўнага тармажэння звычайна ўключае такія метады, як назапашванне, зваротная сувязь з электрасеткай і разрадка рэзістыўным супрацівам, у залежнасці ад магутнасці і сцэнарыяў прымянення універсальных пераўтваральнікаў частоты.
2. Прымяненне тэхналогіі кіравання хуткасцю са зменнай частатой у аўтаматызаваным кіраванні электраэнергіяй
2.1. Характарыстыкі кіравання хуткасцю са зменнай частатой
Усе прылады Cyclone II выкарыстоўваюць пласціны памерам 300 мм і вырабляюцца на аснове 90-нм тэхпрацэсу TSMC з нізкім K, што забяспечвае высокую хуткасць і нізкі кошт. Дзякуючы выкарыстанню мінімізаваных крэмніевых абласцей, прылады серыі Cyclone II могуць падтрымліваць складаныя лічбавыя сістэмы толькі з дапамогай аднаго чыпа па кошце, эквівалентным спецыяльнай інтэгральнай схеме. Высокапрадукцыйныя універсальныя пераўтваральнікі частаты маюць некалькі апаратных структур для задавальнення розных інжынерных патрэб: незалежныя пераўтваральнікі частаты, пераўтваральнікі частаты агульнай шыны пастаяннага току і пераўтваральнікі частаты з блокамі зваротнай сувязі па энергіі. Незалежны пераўтваральнік частаты - гэта тып пераўтваральніка частаты, у якім выпрамляльны блок і інвертарны блок размешчаны ў адным корпусе. У цяперашні час гэта найбольш шырока выкарыстоўваны пераўтваральнік частаты, які звычайна кіруе толькі адным электрарухавіком і выкарыстоўваецца для агульных прамысловых нагрузак. Выкарыстоўваны метад канфігурацыі - гэта камбінацыя JTAG і AS, таму схема канфігурацыі павінна адпавядаць патрабаванням як AS, так і JTAG. Чып канфігурацыі выкарыстоўвае EPCS1. У адпаведнасці з канкрэтным метадам падключэння і характарыстыкамі кантактаў вышэйзгаданага метаду канфігурацыі. Пры кіраванні такімі нагрузкамі, як ліфты, пад'ёмнікі і рэверсіўныя пракатныя станы з дапамогай высокапрадукцыйных універсальных пераўтваральнікаў частаты, патрабуецца чатырохквадрантны рэжым працы, таму неабходна наладзіць блок зваротнай сувязі па энергіі. Функцыя блока зваротнай сувязі па энергіі заключаецца ў зваротнай перадачы ў электрасетку рэгенератыўнай энергіі, якая выпрацоўваецца падчас тармажэння электрарухавіка.
2.2. Прымяненне тэхналогіі кіравання хуткасцю са зменнай частатой у прамысловай электратэхніцы
(1) Блок адаптыўнай мадэлі рухавіка. Функцыя блока адаптыўнай мадэлі рухавіка заключаецца ў аўтаматычным вызначэнні асноўных параметраў рухавіка шляхам вызначэння ўваходнага напружання і току на рухавік. Гэтая мадэль рухавіка з'яўляецца ключавым блокам непасрэднага кіравання крутоўным момантам. Для большасці прамысловых прымяненняў, калі дакладнасць кіравання хуткасцю перавышае 0,5%, можна выкарыстоўваць зваротную сувязь па хуткасці ў замкнёным контуры.
(2) Кампаратар крутоўнага моманту і кампаратар магнітнага патоку. Функцыя гэтага тыпу кампаратара заключаецца ў параўнанні значэння зваротнай сувязі з яго эталонным значэннем кожныя 20 мс і вывадзе стану крутоўнага моманту або магнітнага поля з дапамогай двухкропкавага рэгулятара гістэрэзісу.
(3) Селектар аптымізацыі імпульсаў. Для апрацоўкі інфармацыі мы выбралі мікрасхему Cyclone II EP2C5Q208C8, а затым распрацавалі рэалізацыю крыніцы сігналу для OFDM-мадуляцыі на FPGA. Мы напісалі схему, якая складаецца з пяці модуляў, у асноўным рэалізуючы FFT з выкарыстаннем сузор'евага адлюстравання FFT, устаўляючы цыклічны прэфікс, модуль буфера і функцыі лічба-аналагавага пераўтваральніка, распрацавалі крыніцу сігналу OFDM, а функцыі кожнага модуля былі мадэляваны і правераны. Нарэшце, крыніца сігналу OFDM была завершана, уключаючы праграмнае мадэляванне і апаратную праверку FPGA. З-за значнай зменлівасці ёмістасці электралітычных кандэнсатараў яны будуць адчуваць неаднолькавае напружанне. Таму рэзістар для выраўноўвання напружання з аднолькавым значэннем супраціўлення падключаецца паралельна да кожнага кандэнсатара, каб ліквідаваць уплыў зменлівасці. Каб прадухіліць перагрэў выпрамляльнага ланцуга токам зарадкі (імпульсны ток), які праходзіць праз кандэнсатар, і іншыя ўздзеянні пры ўключэнні харчавання, у схему захоўвання таксама дададзены меры для падаўлення імпульснага току.
Эканомія энергіі і скарачэнне спажывання з'яўляюцца важнымі сродкамі зніжэння вытворчых выдаткаў, а зніжэнне выдаткаў — эфектыўным сродкам павышэння канкурэнтаздольнасці прадукцыі. Акрамя дадання гэтых функцыянальных модуляў, неабходна таксама пастаянна аптымізаваць гатовы праект у працэсе праектавання, далей паляпшаць прадукцыйнасць і эканоміць рэсурсы, каб рэалізаваць усю сістэму ў межах аднаго чыпа FPGA, дасягнуць значнага эфекту энергазберажэння і палепшыць умовы працэсу.