Leverantörer av energiåterkopplingsenheter påminner om att på grund av de komplexa egenskaperna hos elektrisk kraftöverföring arbetar elmotorer ofta i både framåt- och bakåtriktning, ofta i överbelastningsläge och kontinuerlig växling mellan elektrisk drift och bromsning. Dess säkerhet och tillförlitlighet är också avgörande. Frekvensomvandlingstekniken för växelströmsmotorer har blivit alltmer sofistikerad, och användningen av frekvensomvandlare för hastighetsreglering av asynkrona växelströmsmotorer har blivit den viktigaste energibesparande tekniken för motorhastighetsreglering.
Kommunikationshastighetsreglering har utvecklats från statorspänningsreglering, seriepolhastighetsreglering av rotorer, elektromagnetisk slirkopplingshastighetsreglering på 1970-talet till variabelfrekvenshastighetsreglering på 1980-talet, och olika tekniker har nått det praktiska stadiet. Med den ökande tillförlitligheten och lägre priset för växelströmshastighetsreglering har det blivit en oundviklig trend att ersätta likströmshastighetsreglering.
1. Frekvensomvandlare och energibesparing
Vid reglering av hastighet under grundfrekvensen för asynkronmotorer används vanligtvis en styrmetod med konstant spänningsfrekvensförhållande och statorspänningsfallskompensation. Om hastigheten justeras över grundfrekvensen används vanligtvis styrmetoden med konstant spänning och variabel frekvens. Genom att kombinera ovanstående två situationer kan man erhålla de variabla spännings- och variabelfrekvenshastighetsegenskaperna för asynkronmotorer. I enlighet med DIT-algoritmen, enligt symmetriprincipen, om x (n) delas upp i två grupper i tidsdomänen, kommer X (k) i frekvensdomänen att bilda udda jämna samplingsgrupper, vilket bildar en annan vanligt förekommande FFT-struktur som kallas frekvensdomänsamplings-FFT (DIF-FFT)-algoritmen. Som den först föreslogs av Sande och Turky är den också allmänt känd som Sande Turky-algoritmen.
Bromskretsen i en universalfrekvensomvandlare är utformad för att möta bromsbehoven hos asynkronmotorer. I ett variabelt frekvenssystem kan man, för att bromsa och stoppa asynkronmotorn, gradvis minska utgångsfrekvensen från universalfrekvensomvandlaren för att minska asynkronmotorns synkrona hastighet och därigenom uppnå syftet att bromsa motorn. Under asynkronmotorns retardation, på grund av att den synkrona hastigheten är lägre än asynkronmotorns faktiska hastighet, kommer rotorströmmens fas att reverseras, vilket får asynkronmotorn att generera bromsmoment, det vill säga i ett regenerativt bromstillstånd. För universalfrekvensomvandlare med stor och medelhög kapacitet används vanligtvis en kraftregenereringsenhet för att återföra ovanstående energi till strömförsörjningen för att spara energi. För universalfrekvensomvandlare med liten kapacitet används vanligtvis en bromskrets för att förbruka energiåterkopplingen från asynkronmotorn i bromskretsen. Inom ingenjörskonst inkluderar behandlingen av regenerativ bromsenergi i allmänhet metoder som lagring, återkoppling till elnätet och resistansurladdning, beroende på kapacitet och tillämpningsscenarier för generella frekvensomvandlare.
2. Tillämpning av variabel frekvenshastighetsregleringsteknik inom elektrisk automationsstyrning
2.1. Egenskaper för variabel frekvenshastighetsreglering
Alla Cyclone II-enheter använder 300 mm wafers och tillverkas baserat på TSMC 90nm, låg-K-processer för att säkerställa hög hastighet och låg kostnad. Tack vare användningen av minimerade kiselregioner kan Cyclone II-seriens enheter stödja komplexa digitala system med endast ett chip, till en kostnad motsvarande en dedikerad integrerad krets. Högpresterande universella frekvensomvandlare har flera hårdvarustrukturer för att möta olika tekniska behov: oberoende frekvensomvandlare, vanliga DC-bussfrekvensomvandlare och frekvensomvandlare med energiåterkopplingsenheter. Oberoende frekvensomvandlare är en typ av frekvensomvandlare som placerar likriktarenheten och växelriktarenheten i ett enda hölje. Det är för närvarande den mest använda frekvensomvandlaren och driver i allmänhet bara en elmotor, som används för allmänna industriella belastningar. Konfigurationsmetoden som används är en kombination av JTAG och AS, så konfigurationskretsen måste uppfylla både AS- och JTAG-konfigurationskrav. Konfigurationschippet använder EPCS1. Enligt den specifika anslutningsmetoden och pinegenskaperna för konfigurationsmetoden som nämns ovan. Vid drift av laster som hissar, lyftanordningar och reversibla valsverk med högpresterande universalfrekvensomvandlare krävs fyrkvadrantsdrift, så en energiåterkopplingsenhet måste konfigureras. Energiåterkopplingsenhetens funktion är att mata tillbaka den regenerativa energi som genereras under bromsningen av elmotorn till elnätet.
2.2. Tillämpning av variabel frekvenshastighetsregleringsteknik inom industriell elektrisk automatisering
(1) Adaptiv motormodellenhet. Den adaptiva motormodellenhetens funktion är att automatiskt identifiera motorns grundparametrar genom att detektera spänning och ström som matas in till motorn. Denna motormodell är en viktig enhet för direkt momentreglering. För de flesta industriella tillämpningar, om hastighetsregleringens noggrannhet är större än 0,5 %, kan återkoppling med sluten slinga användas.
(2) Momentjämförare och magnetisk flödesjämförare. Funktionen hos denna typ av jämförare är att jämföra återkopplingsvärdet med dess referensvärde var 20:e ms och mata ut momentets eller magnetfältets tillstånd med hjälp av en tvåpunktshysteresregulator.
(3) Pulsoptimeringsväljare. Vi valde Cyclone II EP2C5Q208C8-chipet för att bearbeta information och designade sedan FPGA-implementeringen av signalkällan för OFDM-modulering. Vi skrev en krets bestående av fem moduler, som huvudsakligen implementerade konstellationsmappnings-FFT. Genom att infoga cykliskt prefix, buffertmodul och D/A-funktioner, designades en OFDM-signalkälla och funktionerna för varje modul simulerades och verifierades. Slutligen slutfördes OFDM-signalkällan, inklusive programvaru-simulering och FPGA-hårdvaruverifiering. På grund av den betydande variationen i elektrolytkondensatorernas kapacitet kommer de att uppleva ojämna spänningar. Därför är ett spänningsutjämningsmotstånd med samma resistansvärde parallellt anslutet till varje kondensator för att eliminera variationens inverkan. För att förhindra att laddningsströmmen (stötströmmen) som flyter genom kondensatorn bränner ut likriktarkretsen och orsakar andra effekter när strömmen slås på, har åtgärder för att undertrycka stötströmmen också vidtagits i lagringskretsen.
Energibesparing och minskad förbrukning är viktiga sätt att minska produktionskostnaderna, och kostnadsreduktion är ett effektivt sätt att öka produkternas konkurrenskraft. Förutom att lägga till dessa funktionella moduler är det också nödvändigt att kontinuerligt optimera den färdiga designen under designprocessen, ytterligare förbättra prestanda och spara resurser, för att uppnå hela systemet inom ett FPGA-chip, uppnå betydande energibesparande effekter och förbättra processförhållandena.