Wauzaji wa kifaa cha maoni ya nishati wanakukumbusha kwamba kwa sababu ya sifa ngumu za usambazaji wa nguvu za umeme, motors za umeme mara nyingi hufanya kazi kwa mwelekeo wa mbele na nyuma, mara nyingi katika hali ya upakiaji mwingi na ubadilishaji unaoendelea kati ya umeme na kuvunja; Usalama na kuegemea kwake pia ni muhimu. Teknolojia ya ubadilishaji wa masafa ya injini za AC imezidi kuwa ya kisasa, na utumiaji wa vibadilishaji vya masafa kwa udhibiti wa kasi ya motor ya AC imekuwa teknolojia muhimu zaidi ya kuokoa nishati kwa udhibiti wa kasi ya gari.
Udhibiti wa kasi ya mawasiliano umetokana na udhibiti wa kasi ya udhibiti wa voltage ya stator, udhibiti wa kasi ya nguzo ya safu ya rota ya jeraha, udhibiti wa kasi ya nguzo ya kielektroniki katika miaka ya 1970 hadi udhibiti wa kasi ya masafa katika miaka ya 1980, na teknolojia mbalimbali zimefikia hatua ya vitendo. Kwa kuegemea kuongezeka na bei ya chini ya udhibiti wa kasi ya AC, kuchukua nafasi ya udhibiti wa kasi wa DC umekuwa mtindo usioepukika.
1. Kigeuzi cha mzunguko na uhifadhi wa nishati
Wakati wa kudhibiti kasi chini ya mzunguko wa msingi wa motors asynchronous, njia ya udhibiti na uwiano wa mara kwa mara wa mzunguko wa voltage na fidia ya kushuka kwa voltage ya stator kawaida hupitishwa; Ikiwa kasi inarekebishwa juu ya mzunguko wa msingi, njia ya udhibiti wa voltage ya mara kwa mara na mzunguko wa kutofautiana kawaida hupitishwa. Kwa kuchanganya hali mbili hapo juu, voltage ya kutofautiana na sifa za udhibiti wa kasi ya mzunguko wa motors asynchronous zinaweza kupatikana. Sambamba na algorithm ya DIT, kulingana na kanuni ya ulinganifu, ikiwa x (n) imegawanywa katika vikundi viwili katika kikoa cha wakati, basi katika kikoa cha masafa, X (k) itaunda vikundi vya sampuli isiyo ya kawaida, na kuunda muundo mwingine wa kawaida wa FFT unaoitwa algorithm ya sampuli ya kikoa cha FFT (DIF-FFT). Kama ilivyopendekezwa kwanza na Sande na Turky, pia inajulikana kama algoriti ya Sande Turky.
Mzunguko wa kusimama katika kibadilishaji cha mzunguko wa ulimwengu wote umeundwa ili kukidhi mahitaji ya kusimama ya motors asynchronous. Katika mfumo wa uendeshaji wa mzunguko wa kutofautiana, ili kupunguza kasi na kuacha motor asynchronous, njia ya kupunguza hatua kwa hatua mzunguko wa pato la kibadilishaji cha mzunguko wa ulimwengu wote inaweza kutumika kupunguza kasi ya synchronous ya motor asynchronous, na hivyo kufikia lengo la kupunguza kasi ya motor. Wakati wa mchakato wa kupunguza kasi ya motor asynchronous, kutokana na kasi ya synchronous kuwa chini kuliko kasi halisi ya motor asynchronous, awamu ya sasa ya rotor itabadilishwa, na kusababisha motor asynchronous kuzalisha torque ya kusimama, yaani, katika hali ya kurejesha upya. Kwa vibadilishaji nguvu vya masafa makubwa na ya kati, ili kuokoa nishati, kitengo cha kutengeneza upya nguvu kwa ujumla hutumiwa kurudisha nishati iliyo hapo juu kwenye usambazaji wa nishati. Kwa vibadilishaji vigeuzi vya masafa yenye uwezo mdogo, mzunguko wa breki kawaida hutumika kutumia maoni ya nishati kutoka kwa moshi ya asynchronous katika saketi ya breki. Katika uhandisi, matibabu ya nishati ya breki inayojifungua upya kwa ujumla hujumuisha mbinu kama vile kuhifadhi, maoni kwa gridi ya nishati, na uondoaji wa upinzani, kulingana na uwezo na hali za utumiaji wa vibadilishaji masafa ya jumla.
2. Utumiaji wa Teknolojia ya Kudhibiti Kasi ya Marudio ya Kubadilika katika Udhibiti wa Uendeshaji wa Umeme
2.1. Sifa za Udhibiti wa Kasi ya Masafa Unaobadilika
Vifaa vyote vya Cyclone II hutumia kaki za 300mm na hutengenezwa kwa kuzingatia TSMC 90nm, michakato ya chini-K ili kuhakikisha kasi ya juu na gharama ya chini. Kutokana na utumizi wa sehemu za silicon zilizopunguzwa, vifaa vya mfululizo wa Cyclone II vinaweza kuauni mifumo changamano ya dijitali yenye chip moja pekee, kwa gharama sawa na saketi iliyounganishwa iliyojitolea. Vigeuzi vya masafa ya juu vya utendaji wa juu vina miundo kadhaa ya maunzi ili kukidhi mahitaji tofauti ya kihandisi: vibadilishaji masafa huru, vigeuzi vya kawaida vya DC vya mabasi, na vibadilishaji masafa vilivyo na vitengo vya maoni ya nishati. Kigeuzi cha masafa ya kujitegemea ni aina ya kigeuzi cha masafa ambayo huweka kitengo cha kurekebisha na kitengo cha kibadilishaji umeme kwenye kaseja moja. Kwa sasa ndio kigeuzi cha masafa kinachotumika sana na kwa ujumla huendesha gari moja tu ya umeme, inayotumika kwa mizigo ya jumla ya viwandani. Mbinu ya usanidi inayotumiwa ni mchanganyiko wa JTAG na AS, kwa hivyo mzunguko wa usanidi lazima utimize mahitaji ya usanidi wa AS na JTAG. Chip ya usanidi inachukua EPCS1. Kulingana na njia maalum ya uunganisho na sifa za siri za njia ya usanidi iliyotajwa hapo juu. Wakati wa kuendesha mizigo kama vile lifti, lifti, na vinu vinavyobingirika vyenye utendaji wa juu wa vibadilishaji masafa ya ulimwengu wote, operesheni ya roboduara inahitajika, kwa hivyo kitengo cha maoni ya nishati lazima kisanidiwe. Kazi ya kitengo cha maoni ya nishati ni kurudisha nishati ya kuzaliwa upya inayozalishwa wakati wa kusimama kwa gari la umeme hadi gridi ya nguvu.
2.2. Utumiaji wa Teknolojia ya Kudhibiti Kasi ya Masafa katika Udhibiti wa Uendeshaji wa Umeme wa Viwanda
(1) Kitengo cha modeli ya gari inayobadilika. Kazi ya kitengo cha mfano wa motor adaptive ni kutambua moja kwa moja vigezo vya msingi vya motor kwa kuchunguza voltage na pembejeo ya sasa kwa motor. Mfano huu wa gari ni kitengo muhimu cha udhibiti wa torque moja kwa moja. Kwa programu nyingi za viwandani, ikiwa usahihi wa udhibiti wa kasi ni zaidi ya 0.5%, maoni ya kasi ya mzunguko wa kufungwa yanaweza kutumika.
(2) Kilinganishi cha torque na kilinganishi cha flux ya sumaku. Kazi ya aina hii ya kilinganishi ni kulinganisha thamani ya maoni na thamani yake ya marejeleo kila milisekunde 20, na kutoa hali ya torati au uga wa sumaku kwa kutumia kidhibiti cha hysteresis chenye ncha mbili.
(3) Kiteuzi cha uboreshaji wa mapigo. Tulichagua chipu ya Cyclone II EP2C5Q208C8 ili kuchakata maelezo, na kisha tukasanifu utekelezaji wa FPGA wa chanzo cha mawimbi kwa ajili ya urekebishaji wa OFDM. Tuliandika mzunguko unaojumuisha moduli tano, hasa kutekeleza ramani ya kundinyota FFT, Kuingiza kiambishi awali cha mzunguko, moduli ya bafa, na vitendaji vya D/A, chanzo cha mawimbi ya OFDM kiliundwa, na kazi za kila moduli ziliigwa na kuthibitishwa. Hatimaye, chanzo cha mawimbi ya OFDM kilikamilishwa, ikijumuisha uigaji wa programu na uthibitishaji wa maunzi wa FPGA. Kutokana na tofauti kubwa katika uwezo wa capacitors electrolytic, watapata voltages zisizo sawa. Kwa hiyo, upinzani wa kusawazisha voltage na thamani sawa ya upinzani huunganishwa kwa sambamba na kila capacitor ili kuondokana na ushawishi wa kutofautiana. Ili kuzuia sasa ya kuchaji (sasa ya kuongezeka) inayopita kupitia capacitor kutoka kwa kuchomwa kwa saketi ya kurekebisha na kusababisha athari zingine wakati nguvu imewashwa, hatua za kukandamiza mkondo wa kuongezeka pia huongezwa kwenye mzunguko wa uhifadhi.
Uhifadhi wa nishati na kupunguza matumizi ni njia muhimu za kupunguza gharama za uzalishaji, na kupunguza gharama ni njia mwafaka ya kuongeza ushindani wa bidhaa. Mbali na kuongeza moduli hizi za kazi, ni muhimu pia kuendelea kuboresha muundo uliokamilishwa wakati wa mchakato wa kubuni, kuboresha zaidi utendaji na kuokoa rasilimali, ili kufikia mfumo mzima ndani ya chip moja ya FPGA, kufikia athari kubwa za kuokoa nishati, na kuboresha hali ya mchakato.