Скалярний і векторні методи управління пч

Скалярний і векторні методи управління ПЧ

Для того, щоб забезпечувати можливість оптимального регулювання моменту і швидкості в сучасних електронних приводах використовується два основних способи частотного управління - векторне і скалярне.

Найбільшого поширення на сьогоднішній день отримали пристрої, які оснащені скалярним керуванням, внаслідок чого сьогодні застосування такого обладнання здійснюється в процесі роботи всіляких вентиляторів, компресорів, насосів, а також цілого ряду інших механізмів, використання яких вимагає стабільної підтримки швидкості обертання валу електронного двигуна на певному рівні або ж певного технічного параметра в залежності від того, де саме застосовується таке обладнання.

Принцип дії управління асинхронним двигуном скалярного типу полягає в зміні частоти і амплітуди напруги живлення за певною схемою, при цьому залежність в даному випадку безпосередньо залежить від того, які вимоги пред'являються навантаженням електронного приводу. Найчастіше в ролі незалежного впливу прийнято виводити частоти, а напруга вже при певній частоті буде визначатися в залежності від типу механічних характеристик, а також відповідно до значень пускового і критичного моменту.

За рахунок використання скалярного управління досягається стабільна перевантажувальна здатність асинхронного двигуна, яка жодним чином не залежить від частоти напруги, хоча в даному випадку слід зазначити і той факт, що при низькій частоті нерідко трапляється помітне зниження моменту, який розвивається даними двигуном. При цьому слід сказати про те, що максимальний показник діапазону скалярного управління, при якому допускається регулювання швидкості обертання ротора без присутності втрати моменту опору не повинно перевищувати 1:10.

Скалярний управління досить просто реалізується, але при цьому слід зазначити два суттєвих недоліки даного типу управління.

В першу чергу, якщо на вал не встановлюється спеціалізований датчик швидкості, то оптимальна регулювання значення швидкості вала є просто неможливою, тому що вона безпосередньо залежить від навантаження, яка впливає на електричний привід. За допомогою установки датчика швидкості запросто вирішується така проблема, однак ще один суттєвий недолік в даному випадку слід назвати відсутність можливості оптимальної регулювання значення моменту на валу. Звичайно, можна додатково встановлювати спеціальні датчики моменту, однак потрібно правильно розуміти, що вартість такого датчика в більшості випадків навіть перевищує ціну самого двигуна.

Ще один нюанс застосування такого обладнання - це те, що скалярний управління характеризується також неможливістю одночасного проведення регулювання моменту і швидкості, внаслідок чого при необхідності здійснюється тільки регулювання тієї величини, яка є найбільш важливою на даний момент в силу тих чи інших умов технологічного процесу.

Для того, щоб повністю позбутися від недоліків скалярного керування двигуном ще з кінця минулого століття активно почалося використання векторного управління двигунами. У перших електронних приводах з таким управлінням застосовувалися двигуни, оснащені спочатку датчиками потоку, за рахунок чого були присутні певні обмеження у використанні такого обладнання.

Система управління сучасних приводів включає в себе особливу математичну модель двигуна, за рахунок якої забезпечується оптимальний розрахунок швидкості обертання і моменту вала, при цьому варто відзначити, що в якості затребуваних датчиків в даному випадку здійснюється установка виключно датчиків струму фаз статора двигуна. За рахунок наявності спеціально розробленої структури системи управління забезпечується повна незалежність, а також практично повна Безінерційна регулювання найбільш важливих параметрів - це швидкість обертання і момент вала.

Таким чином, сьогодні застосовується дві основні системи векторного керування асинхронними двигунами:

• Без датчикову;
• Системи зворотного зв'язку за швидкістю.

Застосування такого обладнання безпосередньо залежить від області застосування самого приводу. Якщо діапазон виміру швидкостей не буде перевищувати 1: 100, а вимоги, які пред'являються до точності, коливаються в межах близько 1.5%, то в такому випадку застосовується без датчикову система управління, але в тому випадку, якщо вимір вже проводиться в межах значень 1: 10000 або навіть більше, а рівень точності необхідно забезпечувати досить високий або ж потрібно позиціонування вала, то в такому випадку вже обов'язково застосовується така система, яка оснащується пристроєм зворотного зв'язку за швидкістю.

Серед переваг даного методу слід відзначити гранично високий рівень точності, не дивлячись навіть на відсутність відповідних датчиків, а також відсутність ривків за рахунок плавного обертання двигуна на малих частотах. У разі установки датчика швидкості забезпечується номінальне значення навіть при нульовому значенні швидкості, а також швидке реагування на можливе зміна навантажень, так як різкі скачки навантаження практично жодним чином не відбиваються на швидкості приводу. Крім усього іншого слід зазначити, що векторне управління забезпечує досить високий рівень ККД двигуна.