Ejemplo de programación del inversor de control de pantalla
1. Introducción al convertidor de frecuencia
1.1 Estructura básica del convertidor de frecuencia
El convertidor de frecuencia convierte la fuente de alimentación de frecuencia industrial (50 Hz o 60 Hz) en Fuente de alimentación de CA de varias frecuencias, un dispositivo que realiza el funcionamiento de velocidad variable del motor. El circuito de control controla el circuito principal, el circuito rectificador convierte la energía de CA en energía de CC, el circuito intermedio de CC suaviza la salida del circuito rectificador y el circuito inversor convierte la energía de CC en energía de CA. Para los convertidores de frecuencia que requieren una gran cantidad de cálculos, como los convertidores de frecuencia de control vectorial, a veces se necesita una CPU y algunos circuitos correspondientes para el cálculo del par.
1.2 Clasificación de los convertidores de frecuencia
Existen muchas formas de clasificar los convertidores de frecuencia según el modo de funcionamiento del circuito principal, se pueden dividir en convertidores de frecuencia de tipo fuente de tensión y de corriente. Convertidores de frecuencia de tipo fuente. Según el modo de conmutación, se puede dividir en inversor de control PAM, inversor de control PWM e inversor de control PWM de alta frecuencia portadora. Según el principio de funcionamiento, se puede dividir en inversor de control V/f, inversor de control de frecuencia de deslizamiento y control vectorial; el inversor. Según la clasificación de usos se puede dividir en inversores de uso general, inversores especiales de altas prestaciones, inversores de alta frecuencia, inversores monofásicos e inversores trifásicos.
2. Métodos de control comúnmente utilizados para convertidores de frecuencia
2.1 Modo de control no inteligente
Los métodos de control no inteligentes de los inversores de CA incluyen la coordinación V/f. Control, control de frecuencia de deslizamiento, control vectorial, control de par directo, etc.
(1) Control voltaje/frecuencia
El control V/f se propone para obtener características ideales par-velocidad. Se basa en la idea de cambiar la frecuencia de la potencia. suministro para regular la velocidad. Al mismo tiempo, el flujo magnético del motor permanece sin cambios. Generalmente, los convertidores de frecuencia adoptan básicamente este método de control. La estructura del inversor de control V/f es muy simple, pero este inversor utiliza un método de control de bucle abierto y no puede lograr un alto rendimiento de control. Además, a bajas frecuencias, se debe realizar una compensación del par para cambiar las características del par a bajas frecuencias.
(2) Control de frecuencia de deslizamiento
El control de frecuencia de deslizamiento es un método de control que controla directamente el par. Basado en el control V/f, al conocer la frecuencia de potencia correspondiente a la velocidad real del motor asíncrono, la frecuencia de salida del inversor se ajusta de acuerdo con el par esperado, de modo que el motor tenga el par de salida correspondiente. Este método de control requiere instalar un sensor de velocidad en el sistema de control y, a veces, agregar retroalimentación de corriente para controlar la frecuencia y la corriente. Por lo tanto, es un método de control de circuito cerrado que puede hacer que el inversor tenga buena estabilidad y buenas características de respuesta ante rápidas aceleraciones, desaceleraciones y cambios de carga.
(3) Control vectorial
El control vectorial controla la magnitud y la fase de la corriente del estator del motor a través de un circuito de coordenadas vectoriales, controlando así el motor en las coordenadas D, Q y 0. sistemas respectivamente. Corriente de excitación y corriente de torque, controlando así el torque del motor. Al controlar la secuencia de acción y el tiempo de cada vector y el tiempo de acción del vector cero, se pueden formar varias ondas PWM para lograr diversos propósitos de control. Por ejemplo, una onda PWM se forma con un número mínimo de tiempos de conmutación para reducir las pérdidas de conmutación. Actualmente, existen dos métodos de control vectorial que se utilizan en los inversores: el método de control vectorial basado en el control de frecuencia de deslizamiento y el método de control vectorial sin sensor de velocidad.
El método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento tiene las mismas características de estado estable que el método de control de frecuencia de deslizamiento, pero el método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento también necesita controlar la fase de la corriente del estator del motor a través de transformación de coordenadas. Se cumplen ciertas condiciones para eliminar las fluctuaciones en el proceso de transición de par-corriente. Por lo tanto, el método de control vectorial basado en la frecuencia de deslizamiento puede mejorar en gran medida las características de salida que el método de control de la frecuencia de deslizamiento. Sin embargo, este método de control es un método de control de circuito cerrado y requiere la instalación de un sensor de velocidad en el motor, por lo que su rango de aplicación es limitado.
El control vectorial sin sensor de velocidad controla la corriente de excitación y la corriente de par mediante transformación de coordenadas, y luego identifica la velocidad controlando el voltaje y la corriente en el devanado del estator del motor para lograr el propósito de controlar la corriente de excitación y corriente de par. Este método de control tiene las ventajas de un amplio rango de velocidades, un gran par de arranque, un funcionamiento confiable y un funcionamiento conveniente, pero el cálculo es complejo y generalmente requiere un procesador especializado para el cálculo.
Por lo tanto, el rendimiento en tiempo real no es ideal y la precisión del control se ve afectada por la precisión del cálculo.
(4) Control de par directo
El control de par directo utiliza el concepto de coordenadas de vector espacial para analizar el modelo matemático del motor de CA en el sistema de coordenadas del estator para controlar el enlace de flujo de el motor y el par, y el enlace de flujo del estator se observa detectando la resistencia del estator. Por lo tanto, se omiten los cálculos de transformación complejos, como el control vectorial, el sistema es intuitivo y conciso, y la velocidad y precisión de los cálculos mejoran en comparación con el control vectorial. Incluso en el estado de circuito abierto, puede generar un par nominal del 100 % y tiene una función de equilibrio de carga de múltiples pistas.
(5) Control óptimo
La aplicación del control óptimo en la práctica es diferente según los diferentes requisitos, y los parámetros individuales se pueden optimizar de acuerdo con la teoría del control óptimo. Por ejemplo, en la aplicación de control de convertidores de frecuencia de alto voltaje, se utilizaron con éxito dos estrategias, control de período de tiempo y control de cambio de fase, para lograr la forma de onda de voltaje óptima bajo ciertas condiciones.
(6) Otros métodos de control no inteligentes
En aplicaciones prácticas, también existen algunos métodos de control no inteligentes en el control de convertidores de frecuencia, como el control adaptativo y el modo deslizante. control de estructura variable, control de frecuencia diferencial, control de circulación, control de frecuencia, etc.
2.2 Modo de control inteligente
Los métodos de control inteligente incluyen principalmente control de redes neuronales, control difuso, sistema experto, control de aprendizaje, etc. Existen algunos ejemplos exitosos de modo de control inteligente en aplicaciones específicas de control de convertidor de frecuencia.
(1) Control de red neuronal
El método de control de red neuronal se aplica al control del convertidor de frecuencia, que suele ser un control de sistema complejo. En este momento, se sabe poco sobre el modelo del sistema, por lo que la red neuronal no solo debe completar la función de identificación del sistema, sino también de control. Además, el modo de control de red neuronal puede controlar varios inversores al mismo tiempo, por lo que es más adecuado para el control cuando varios inversores están en cascada. Sin embargo, demasiadas capas de redes neuronales o algoritmos demasiado complejos traerán muchas dificultades prácticas en aplicaciones específicas.
(2) Control difuso
El algoritmo de control difuso se utiliza para controlar el voltaje y la frecuencia del inversor, controlando así el tiempo de aceleración del motor y evitando el impacto de una aceleración excesiva. en la vida útil del motor. El impacto de una aceleración demasiado lenta en la eficiencia del trabajo. La clave del control difuso radica en la división del dominio del discurso, el grado de membresía y el nivel difuso, que es especialmente adecuado para sistemas de control de múltiples entradas y de una sola salida.
(3) Sistema experto
El sistema experto es un método de control que utiliza la experiencia de los llamados "expertos". Por lo tanto, un sistema experto generalmente establece una biblioteca de expertos para almacenar cierta información experta y también tiene un mecanismo de razonamiento para buscar resultados de control ideales basados en información conocida. El diseño de la biblioteca experta y el mecanismo de razonamiento es particularmente importante y está relacionado con la calidad del control del sistema experto. El sistema experto de aplicaciones puede controlar el voltaje y la corriente del convertidor de frecuencia.
(4) Control de aprendizaje
El control de aprendizaje se utiliza principalmente para entradas repetidas, y las señales PWM regulares (como la modulación central PWM) simplemente cumplen esta condición, por lo que el control de aprendizaje también puede ser Se utiliza para el control del inversor. El control de aprendizaje no requiere conocer demasiada información del sistema, pero requiere de 1 a 2 ciclos de aprendizaje, por lo que no es rápido. Además, los algoritmos de control de aprendizaje a veces requieren la implementación de enlaces avanzados, lo que no se puede lograr con dispositivos analógicos. Al mismo tiempo, el control del aprendizaje también implica una cuestión de estabilidad, que requiere especial atención en su aplicación.
3. Perspectivas del control de inversores
Con el desarrollo de tecnologías de alta tecnología, como la electrónica de potencia, la microelectrónica y las redes informáticas, los métodos de control de los convertidores de frecuencia en el futuro cambiarán. ser el siguiente: desarrollo en todos los aspectos.
(1) Implementación del inversor CNC
El método de control actual de los convertidores de frecuencia puede utilizar procesadores digitales para lograr operaciones más complejas, y la digitalización de los convertidores de frecuencia será una dirección de desarrollo importante. . En la actualidad, la digitalización de convertidores de frecuencia utiliza principalmente una microcomputadora de un solo chip MCS51 o 80C196MC, complementada con una pantalla de cristal líquido SLE4520 o EPLD para lograr un rendimiento de control más completo.
(2) Combinación de múltiples modos de control
Un modo de control único tiene sus propias ventajas y desventajas, y no existe un modo de control "universal". En algunas situaciones de control, es necesario combinar algunos métodos de control, como combinar el control de aprendizaje con el control de la red neuronal, combinar el control adaptativo con el control difuso y combinar el control de par directo con el control de la red neuronal, o "control híbrido". entonces el efecto de control será mejor.
(3) Realización del control remoto
Con el desarrollo de las redes informáticas, el mundo está al alcance de la mano, y depender de las redes informáticas para controlar los inversores de forma remota también es una dirección de desarrollo. A través de la interfaz RS485 y algunos protocolos de red, el inversor se puede controlar de forma remota, logrando así fácilmente propósitos de control en algunas situaciones que no son adecuadas para la operación humana en el sitio.
(4) Convertidor de frecuencia ecológico
Con la propuesta de estrategia de desarrollo sostenible, la gente está prestando cada vez más atención a la protección del medio ambiente. Los armónicos de alto orden generados por el convertidor de frecuencia contaminarán la red eléctrica, reducirán el ruido cuando el convertidor de frecuencia esté funcionando y mejorarán su confiabilidad y seguridad. Se intenta resolver estos problemas utilizando métodos de control adecuados y se diseña un convertidor de frecuencia ecológico.
4. Conclusión
El método de control del convertidor de frecuencia es un tema que vale la pena estudiar. Con los esfuerzos conjuntos de personas con conocimiento y compromiso con este trabajo, los inversores domésticos ingresarán al mercado mundial lo antes posible y se convertirán en productos de primera clase.
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