Furnizorii de dispozitive cu feedback energetic vă reamintesc că, din cauza caracteristicilor complexe ale transmisiei energiei electrice, motoarele electrice funcționează frecvent atât în direcția înainte, cât și înapoi, adesea în stare de suprasarcină și comutare continuă între electricitate și frânare; Siguranța și fiabilitatea acestora sunt, de asemenea, cruciale. Tehnologia de conversie a frecvenței motoarelor de curent alternativ a devenit din ce în ce mai sofisticată, iar utilizarea convertoarelor de frecvență pentru reglarea vitezei motoarelor asincrone de curent alternativ a devenit cea mai importantă tehnologie de economisire a energiei pentru reglarea vitezei motorului.
Reglarea vitezei de comunicație a evoluat de la reglarea vitezei prin reglarea tensiunii statorice, reglarea vitezei prin poli în serie ai rotorului bobinat, reglarea vitezei prin ambreiaj electromagnetic cu alunecare în anii 1970, până la reglarea vitezei cu frecvență variabilă în anii 1980, iar diverse tehnologii au ajuns în stadiul practic. Odată cu creșterea fiabilității și scăderea prețului reglării vitezei în curent alternativ, înlocuirea reglării vitezei în curent continuu a devenit o tendință inevitabilă.
1. Convertorul de frecvență și conservarea energiei
La reglarea vitezei motoarelor asincrone sub frecvența fundamentală, se adoptă de obicei o metodă de control cu raport de frecvență și tensiune constantă și compensare a căderii de tensiune statorică; dacă viteza este ajustată peste frecvența fundamentală, se adoptă de obicei metoda de control cu tensiune constantă și frecvență variabilă. Prin combinarea celor două situații de mai sus, se pot obține caracteristicile de control al tensiunii variabile și al vitezei cu frecvență variabilă ale motoarelor asincrone. Corespunzător algoritmului DIT, conform principiului simetriei, dacă x(n) este descompus în două grupuri în domeniul timp, atunci în domeniul frecvență, X(k) va forma grupuri de eșantionare pare și impare, formând o altă structură FFT utilizată în mod obișnuit, numită algoritmul FFT de eșantionare în domeniul frecvenței (DIF-FFT). Așa cum a fost propus pentru prima dată de Sande și Turky, este cunoscut și sub numele de algoritmul Sande Turky.
Circuitul de frânare dintr-un convertor de frecvență universal este proiectat pentru a satisface nevoile de frânare ale motoarelor asincrone. În sistemul de acționare cu frecvență variabilă, pentru a încetini și opri motorul asincron, se poate utiliza metoda de reducere treptată a frecvenței de ieșire a convertorului de frecvență universal pentru a reduce viteza sincronă a motorului asincron, atingând astfel scopul încetinirii motorului. În timpul procesului de decelerare a motorului asincron, deoarece viteza sincronă este mai mică decât viteza reală a motorului asincron, faza curentului rotorului va fi inversată, determinând motorul asincron să genereze cuplu de frânare, adică într-o stare de frânare regenerativă. Pentru convertoarele de frecvență universale de capacitate mare și medie, pentru a economisi energie, se utilizează în general o unitate de regenerare a puterii pentru a retransmite energia menționată mai sus către sursa de alimentare. Pentru convertoarele de frecvență universale de capacitate mică, se utilizează de obicei un circuit de frânare pentru a consuma feedback-ul energetic de la motorul asincron în circuitul de frânare. În inginerie, tratarea energiei de frânare regenerativă include, în general, metode precum stocarea, feedback-ul către rețeaua electrică și descărcarea prin rezistență, în funcție de capacitatea și scenariile de aplicare ale convertoarelor de frecvență generale.
2. Aplicarea tehnologiei de control al vitezei cu frecvență variabilă în controlul automatizării electrice
2.1. Caracteristicile controlului vitezei cu frecvență variabilă
Toate dispozitivele Cyclone II utilizează plachete de 300 mm și sunt fabricate pe baza proceselor TSMC de 90 nm, cu factor de putere redus (K) pentru a asigura viteză mare și costuri reduse. Datorită utilizării regiunilor de siliciu minimizate, dispozitivele din seria Cyclone II pot suporta sisteme digitale complexe cu un singur cip, la un cost echivalent cu un circuit integrat dedicat. Convertoarele de frecvență universale de înaltă performanță au mai multe structuri hardware pentru a satisface diferite nevoi inginerești: convertoare de frecvență independente, convertoare de frecvență cu magistrală de curent continuu comună și convertoare de frecvență cu unități de feedback energetic. Convertorul de frecvență independent este un tip de convertor de frecvență care plasează unitatea redresoare și unitatea invertoare într-o singură carcasă. În prezent, este cel mai utilizat convertor de frecvență și, în general, acționează un singur motor electric, fiind utilizat pentru sarcini industriale generale. Metoda de configurare utilizată este o combinație de JTAG și AS, astfel încât circuitul de configurare trebuie să îndeplinească atât cerințele de configurare AS, cât și JTAG. Cipul de configurare adoptă EPCS1. Conform metodei specifice de conectare și caracteristicilor pinilor, metoda de configurare menționată mai sus. La acționarea unor sarcini precum ascensoare, lifturi și laminoare reversibile cu convertoare de frecvență universale de înaltă performanță, este necesară funcționarea în patru cadrane, așadar trebuie configurată o unitate de feedback energetic. Funcția unității de feedback energetic este de a transmite înapoi către rețeaua electrică energia regenerativă generată în timpul frânării motorului electric.
2.2. Aplicarea tehnologiei de control al vitezei cu frecvență variabilă în controlul automatizării electrice industriale
(1) Unitate de modelare a motorului adaptiv. Funcția unității de modelare a motorului adaptiv este de a identifica automat parametrii de bază ai motorului prin detectarea tensiunii și curentului de intrare în motor. Acest model de motor este o unitate cheie a controlului direct al cuplului. Pentru majoritatea aplicațiilor industriale, dacă precizia controlului vitezei este mai mare de 0,5%, se poate utiliza feedback-ul vitezei în buclă închisă.
(2) Comparator de cuplu și comparator de flux magnetic. Funcția acestui tip de comparator este de a compara valoarea de feedback cu valoarea sa de referință la fiecare 20 ms și de a afișa starea cuplului sau a câmpului magnetic utilizând un regulator de histerezis în două puncte.
(3) Selector de optimizare a impulsurilor. Am selectat cipul Cyclone II EP2C5Q208C8 pentru procesarea informațiilor și apoi am proiectat implementarea FPGA a sursei de semnal pentru modulația OFDM. Am scris un circuit format din cinci module, implementând în principal FFT de mapare a constelației, inserând prefixul ciclic, modulul tampon și funcțiile D/A, a fost proiectată o sursă de semnal OFDM, iar funcțiile fiecărui modul au fost simulate și verificate. În final, sursa de semnal OFDM a fost finalizată, inclusiv simularea software și verificarea hardware-ului FPGA. Datorită variabilității semnificative a capacității condensatoarelor electrolitice, acestea vor experimenta tensiuni inegale. Prin urmare, un rezistor de egalizare a tensiunii cu valoare egală a rezistenței este conectat în paralel cu fiecare condensator pentru a elimina influența variabilității. Pentru a preveni arderea circuitului redresorului de către curentul de încărcare (curentul de supratensiune) care curge prin condensator și provocarea altor impacturi la pornirea alimentării, s-au adăugat, de asemenea, măsuri de suprimare a curentului de supratensiune la circuitul de stocare.
Conservarea energiei și reducerea consumului sunt mijloace importante de reducere a costurilor de producție, iar reducerea costurilor este un mijloc eficient de a spori competitivitatea produselor. Pe lângă adăugarea acestor module funcționale, este necesară și optimizarea continuă a designului finalizat în timpul procesului de proiectare, îmbunătățirea în continuare a performanței și economisirea resurselor, pentru a realiza întregul sistem într-un singur cip FPGA, a obține efecte semnificative de economisire a energiei și a îmbunătăți condițiile de proces.