Как можно управлять инвертором

Алгоритм управления автономным инвертором напряжения при идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR / ТРЕХФАЗНЫЙ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР / THREE-PHASE AUTONOMOUS INVERTOR / ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ / PULSE-WIDTH MODULATION / ОБОБЩЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА / GENERALIZED ELECTRIC MACHINE / ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КООРДИНАТ / TRANSFORMATION OF COORDINATES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Макаров В.Г., Яковлев Ю.А.

Показана целесообразность использования математического описания обобщенной электрической машины при компьютерном моделировании процессов идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя. Однако для технической реализации алгоритма управления трехфазным автономным инвертором напряжения необходимо осуществлять переход от переменных в системе координат обобщенной машины к переменным в трехфазной системе. Проведены необходимые преобразования, получены законы изменения сигналов управления инвертором и фазных напряжений инвертора. Показано, что необходимые формы фазных напряжений могут быть реализованы в трехфазном автономном инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Макаров В.Г., Яковлев Ю.А.

Импульсная модуляция в автономном инверторе напряжения при идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя

Компьютерное моделирование алгоритма управления автономным инвертором напряжения при идентификации параметров и токов короткозамкнутого ротора трехфазного асинхронного двигателя

Исследование турбулентного теплопереноса в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными ограждающими конструкциями в условиях лучистого нагрева внутренних границ

Модель разомкнутой мехатронной системы автономный инвертор напряжения — трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в пакете MatLab

Модель разомкнутой мехатронной системы трехуровневый автономный инвертор напряжения — трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в пакете MatLab

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Алгоритм управления автономным инвертором напряжения при идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя»

УДК 621.313.32, 681.5.015

В. Г. Макаров, Ю. А. Яковлев

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Ключевые слова: трехфазный асинхронный двигатель, трехфазный автономный инвертор, широтно-импульсная модуляция,

обобщенная электрическая машина, преобразование координат.

Показана целесообразность использования математического описания обобщенной электрической машины при компьютерном моделировании процессов идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя. Однако для технической реализации алгоритма управления трехфазным автономным инвертором напряжения необходимо осуществлять переход от переменных в системе координат обобщенной машины к переменным в трехфазной системе. Проведены необходимые преобразования, получены законы изменения сигналов управления инвертором и фазных напряжений инвертора. Показано, что необходимые формы фазных напряжений могут быть реализованы в трехфазном автономном инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

Key words: three-phase asynchronous motor, three-phase autonomous invertor, pulse-width modulation, generalized electric machine,

transformation of coordinates.

Expedience of using the mathematical formulation of generalized electric machine when computer simulating the identification process of three-phase asynchronous motor parameters is disclosed. However it is necessary to perform transformation from variables of generalized machine coordinate system to variables of three-phase system in order to implement the three-phase autonomous voltage invertor control algorithm. Necessary transformations are performed; laws of changing of invertor control signals and invertor phase voltages are obtained. It is disclosed that required phase voltage forms can be implemented in three-phase autonomous voltage invertor with pulse-width modulation.

В [1 — 5] обоснована актуальность и целесообразность идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя (АД) и его нагрузки. Известно, что для реализации законов частотного регулирования скорости АД необходимо располагать информацией о текущих значениях активных сопротивлений и индуктивностей фаз обмоток статора и ротора, а также о параметрах нагрузки — статическом моменте и моменте инерции подвижных частей. В большинстве случаев данная информация носит приближенный характер, поскольку параметры обмоток и нагрузки задаются или определяются при настройке электропривода и в процессе его работы, как правило, не отслеживаются. Однако нагрев и охлаждение обмоток приводит к изменению их активных сопротивлений, а изменение нагрузки -к изменению состояния магнитной цепи (изменению индуктивностей), статического момента и момента инерции. В связи с этим особую актуальность проблема идентификации имеет применительно к частотно-регулируемому асинхронному электроприводу. Наличие информации о параметрах АД и его нагрузки позволит реализовывать более точные алгоритмы частотного регулирования скорости, обеспечивающие эффективное энерго- и ресурсосбережение. Поэтому проблема идентификации параметров неразрывно связана с проблемой повышения энергетической эффективности технологического оборудования

В [1 — 4] обоснована целесообразность и показана эффективность применения непрерывного градиентного метода поиска минимума определенно положительной функции для идентификации параметров трехфазного АД и его нагрузки. В [1, 3] идентификация осуществляется по пяти параметрам

схемы замещения фазы АД, к которым относятся: активное сопротивление фазы обмотки статора 1^1, индуктивность фазы обмотки статора -1 , взаимная индуктивность Мт, активное сопротивление фазы обмотки ротора Р2, индуктивность фазы обмотки ротора -2. Параметрами нагрузки являются статический момент Мс и суммарный момент инерции подвижных частей ^ . Общее количество идентифицируемых параметров — семь.

Алгоритмы частотного регулирования скорости в большинстве случаев строятся с использованием математического описания и параметров обобщенной электрической машины (ОЭМ) [5 — 7], поэтому при идентификации параметров целесообразно использовать систему уравнений обобщенной электрической машины (ОЭМ) на основе трехфазного АД [1 — 4, 8 — 10]

и1С = + !-1 + Мт ^ — (С + М^2| )

и1| = + -1 ^ + Мт ^Сг + (-1Ис + М^2С)

0 = R2i2d + L2ddftd + Mmdjf » ^q + Mm’1q^

0 = Р212| + -2~СГ + Мт «С^ + Ш2(2С + МтИС)

Мэ = РпМт (И^2С — ¡1^2с) ^ ^ = Рп(Мэ — Мс )■

где и1с, и1| — напряжения фаз обмотки статора; ¡1С , ¡1|, ¡2С, ¡2| — токи фаз обмоток статора и ротора; о>1 — угловая скорость вращения системы ко-

ординат ^ р, эл. рад/с; «2 — угловая скорость скольжения, определяемая как разность «1 и угловой скорости вращения ротора ш; Мэ — электромагнитный момент; рп — число пар полюсов.

Переход от параметров и величин трехфазного АД к параметром и величинам ОЭМ и обратно рассматривается в [8 — 10]. Обратные преобразования напряжений фаз обмотки статора ОЭМ к напряжениям статора трехфазного АД имеют вид [8, 10]

ив = и^со^си — -2п|- и^п! си — 2п I; (2)

ис=и1с^сов! а1+-^з^- а1+], (3)

где а1 — угол поворота оси d системы координат ^ q относительно оси статора А.

Угол а1 определяют интегрированием

Рис. 1 — Временная диаграмма напряжения

В [1, 3] проведено компьютерное моделирование процессов идентификации параметров асинхронного электропривода с двигателем АИР80А6У2 [11]. Моделирование проводилось с использованием математической модели ОЭМ [8 — 10] при условии, что напряжение и^(4 равно нулю, а напряжение и угловая скорость ш^) изменяются в соответствии с временными диаграммами, приведенными на рис. 1, 2. Параметры функций и ш^)

приведены в табл. 1.

Компьютерное моделирование подтвердило эффективность, работоспособность и высокую точность предлагаемого метода идентификации и разработанного на его основе алгоритма. Однако вопрос о возможности технической реализации фазных напряжений обмотки статора АД ид (О , ив (^ , ис (0 при подобной форме напряжений и^(4, и^(4 в [1, 3] не рассматривался.

Рис. 2 — Временная диаграмма угловой скорости «1(4

Наименование параметров Функция

Постоянная составляющая Обозначение и1о

Величина, единица измерения 50 В 300 рад/с

Амплитуда переменной составляющей Обозначение и1т

Величина, единица измерения 25 В 150 рад/с

Частота переменной составляющей Обозначение

Величина, единица измерения 0,318 Гц

С целью анализа возможностей технической реализации фазных напряжений обмотки статора АД ид (^ , ив (0 , и с О) при заданных законах изменения напряжений и^(4, и угловой скорости «1(0 проведено компьютерное моделирование. Расчет угла а1 производился на основании (4). Переход от фазных напряжений обмотки статора ОЭМ к фазным напряжениям обмотки статора трехфазного АД осуществлялся с помощью (1) — (3).

Результаты компьютерного моделирования в виде временных диаграмм угловой скорости «1 (0 , угла поворота а^) и напряжений ,

ид (0 приведены на рис. 3.

В более крупном масштабе времени кривая напряжения ид показана для первой половины

периода Т1 на рис. 4 а, а для второй половины периода Т1 — на рис. 5 а. Анализ этих временных диаграмм показал, что в течение первой половины периода Т1 напряжение ид изменяется во времени по гармоническому закону с амплитудой 75 В и частотой 71,6 Гц, а в течение второй половины периода Т1 — по гармоническому закону с амплитудой 25 В и частотой 23,8 Гц. Из рис. 3 а, 3 в, 4 а, 5 а видно,

что амплитудные значения напряжения ид совпадают со значениями напряжения и^^). Аналогичным образом будут изменяться напряжения ив (4 , и с (4, сдвинутые по фазе относительно

ид (t) на угол—и- соответственно.

бОО 450 ЗОО 150

1500 1200 900 бОО ЗОО

Рис. 3 — Временные диаграммы угловой скорости «1^), угла поворота а^) и напряжений ,

Рис. 4 — Временные диаграммы напряжения ид(0 для первой половины периода Т1: а — основная (первая) гармоника; б — напряжение при ШИМ

Анализ временных диаграмм на рис. 3 в, 4 а, 5 а свидетельствует о необходимости одновременного изменения величины и частоты фазных напряжений обмотки статора АД, что невозможно при питании от трехфазной сети частотой 50 Гц. Поэто-

му необходимо использовать преобразователь частоты (ПЧ).

Рис. 5 — Временные диаграммы напряжения ид (t) для второй половины периода Т-: а — основная (первая) гармоника; б — напряжение при ШИМ

В большинстве современных асинхронных электроприводов применяются двухзвенные ПЧ, представляющие собой совокупность неуправляемого выпрямителя (НВ) и автономного инвертора напряжения (АИН). Наиболее распространенной является трехфазная мостовая схема АИН на IGBT-транзисторах. Для управления АИН используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) [12]. Принцип и алгоритм реализации ШИМ в трехфазном мостовом АИН рассмотрен в [6, 13].

При реализации указанного алгоритма ШИМ в математической модели задающие напряжения АИН ид (t), и в (t), Uq (t) принимались пропорциональными напряжениям ид (t), ug (t), Uq (t). Моделирование работы АИН с ШИМ проводилось применительно к ПЧ Watt Drive V2000 007NFE при частоте ШИМ 1000 Гц. Номинальная мощность ПЧ 750 Вт. Питание может осуществляться как от однофазной сети напряжением 220 В, частотой 50 Гц, так и от трехфазной сети напряжением 380 В, частотой 50 Гц. С учетом полученных значений фазных напряжений целесообразно в качестве источника питания ПЧ использовать однофазную сеть напряжением 220 В, частотой 50 Гц. В этом случае выпрямленное напряжение в звене постоянного тока [14]

Ud = 0,9 • U-ф , В (5)

где U-ф — действующее значение фазного напряжения сети.

Без учета падения напряжения на диодах НВ в соответствии с (5) получим

Ud = 0,9 • 220 = 198 В.

При моделировании условимся не учитывать падение напряжения на диодах НВ и открытых транзисторах АИН.

Анализ временных диаграмм на рис. 4 б, 5 б показывает, что фазные напряжения при ШИМ являются периодическими функциями времени и представляют собой последовательность импульсов амплитудой 66 В и 132 В, разделенных паузами на нулевом уровне. Длительность и амплитуда импульсов изменяются в соответствии с изменением основной (первой) гармоники. Амплитуды импульсов

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

равны з^с и з^с, что соответствует описанию алгоритма ШИМ, приведенному в [6, 13].

С помощью компьютерного моделирования установлено, что необходимые для идентификации фазные напряжения статора ОЭМ могут быть преобразованы к трехфазной системе координат. Показано, что задающие напряжения АИН должны быть сформированы пропорционально полученным напряжениям трехфазной системы. С учетом известного алгоритма ШИМ проведено компьютерное моделирование работы трехфазного мостового АИН с учетом параметров реального ПЧ. Результаты компьютерного моделирования в виде временных диаграмм фазных напряжений при ШИМ не противоречат положениям теории и практики силовой полупроводниковой техники и частотно-регулируемого электропривода. Это позволяют сделать вывод о возможности реализации подобных кривых с помощью современных преобразователей частоты. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для количественного и качественного анализа при проведении экспериментальных исследований.

1. Использование математического описания обобщенной электрической машины для идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя и последующая техническая реализация систем идентификации требуют перехода от переменных в системе координат обобщенной машины к переменным в трехфазной системе.

2. Для реализации алгоритма идентификации параметров трехфазного асинхронного двигателя целесообразно осуществлять его питание от преобразователя частоты.

3. Разработку алгоритма управления автономным инвертором напряжения с широтно-импульсной модуляцией необходимо осуществлять в два этапа. Задачей первого этапа является определение законов изменения задающих напряжений автономного инвертора напряжения. На втором этапе с помощью задающих напряжений на основании известного алгоритма широтно-импульсной модуляции формируются фазные напряжения, подавае-

мые на обмотку статора трехфазного асинхронного двигателя.

4. С помощью компьютерного моделирования получены временные диаграммы фазных напряжений автономного инвертора напряжения при широтно-импульсной модуляции, анализ которых позволяет сделать вывод о возможности практической реализации подобных кривых с помощью современных преобразователей частоты.

5. Полученные результаты могут быть использованы для количественного и качественного анализа при проведении экспериментальных исследований.

1. В. Г. Макаров, Идентификация параметров трехфазного асинхронного двигателя, Известия вузов: Проблемы энергетики. 3 — 4, 88 — 101 (2010).

2. В.Г. Макаров, Ю. А. Яковлев, Оценивание параметров трехфазного асинхронного двигателя, Вестник Казанского технологического университета. 9, 418 — 425 (2010).

3. В.Г. Макаров, Ю. А. Яковлев, Анализ состояния и перспективы развития работ по идентификации параметров электрических машин, Вестник Казанского технологического университета. 14. 1, 134 — 144 (2011).

4. В.Г. Макаров, В. В. Тамбов, Анализ состояния и перспективы развития работ по бездатчиковому определению скорости электропривода, Вестник Казанского технологического университета. 16. 21, 245 — 248 (2013).

5. В.Г. Макаров, Актуальные проблемы асинхронного электропривода и методы их решения, Вестник Казанского технологического университета. 14. 6, 79 — 93 (2011).

6. Г.Г. Соколовский, Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. Академия, Москва, 2006. 272 с.

7. В. М. Терехов, О. И. Осипов, Системы управления электроприводов. Академия, Москва, 2006. 304 с.

8. В. Г. Макаров, Применение теории обобщенной электрической машины к трехфазному асинхронному двигателю, Известия вузов: Проблемы энергетики. 11 — 12, 84 -97 (2009).

9. В. Г. Макаров, Гипотетическая физическая модель обобщенной электрической машины на основе трехфазного асинхронного двигателя, Известия вузов: Проблемы энергетики. 1 — 2, 94 — 108 (2010).

10. В. Г. Макаров, Асинхронный электропривод с оптимальными режимами работы. Казан. гос. технол. ун-т, Казань, 2010. 300 с.

11. И. П. Копылов, Б. К. Клоков, Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т. 1. Энергоатомиздат, Москва, 1988. 456 с.

12. В. Г. Макаров, Анализ современного состояния теории и практики асинхронного электропривода, Вестник Казанского технологического университета. 14. 6, 109 — 120 (2011).

13. В. Г. Макаров, Моделирование и исследование электроприводов. Ч.1. Разомкнутые системы электропривода. Казан. гос. технол. ун-т, Казань, 2005. 260 с.

14. В. А. Елисеев, А. В. Шинянский, Справочник по автоматизированному электроприводу. Энергоатомиздат, Москва, 1988. 456 с.

© В. Г. Макаров — д-р техн. наук, доц., зав. кафедрой электропривода и электротехники КНИТУ, electroprivod@list.ru; Ю. А. Яковлев — аспирант той же кафедры.

© V. G. Makarov — Doctor of Technical Sciences, Assistant Proffessor The Head of the Department KNRTU, electroprivod@list.ru; Ju. A. Yakovlev- Graduate student The Head of the Department KNRTU.

Синхронный время-импульсный способ управления резонансным инвертором с последовательной емкостной компенсацией нагрузки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

РЕЗОНАНСНЫЙ ИНВЕРТОР / RESONANT INVERTER / КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР / OSCILLATORY CIRCUIT / ЧАСТОТНЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ / FREQUENCY CONTROL METHOD / ФАЗОВЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ / PHASE CONTROL METHOD / ВРЕМЯИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ / TIME-PULSE MODULATION

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Афанасьев Александр Михайлович, Голембиовский Юрий Мичиславович, Куликов Антон Владимирович

Предложен синхронный время-импульсный способ управления резонансным инвертором с последовательной емкостной компенсацией нагрузки. Проведен сравнительный анализ синхронных и асинхронных способов управления инвертором напряжения. Показано, что синхронное управление обеспечивает «мягкое» включение силовых транзисторов с циркуляцией энергии в нагрузочном резонансном контуре инвертора напряжения и позволяет снизить суммарную мощность потерь инвертора или повысить частоту преобразования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Афанасьев Александр Михайлович, Голембиовский Юрий Мичиславович, Куликов Антон Владимирович

Моделирование преобразователя постоянного напряжения с последовательным резонансным инвертором с несимметричным управлением силовыми транзисторами

Автономный инвертор напряжения с последовательным резонансным контуром

Выбор корректирующего звена резонансного преобразователя на основе экспериментальной АЧХ по управляющему воздействию

Последовательный резонансный преобразователь для систем электропитания от аккумуляторов
Преобразователь солнечной энергии без звена постоянного тока
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Synchronous time-pulse method to control the resonant inverter with serial capacitive load compensation

A synchronous time-pulse method to control a resonant inverter with a serial capacitive load compensation is proposed. The comparative analysis of synchronous and asynchronous method for controlling the voltage inverter is carried out. It is shown that synchronous control provides the soft switching of power transistors with energy circulation in the load resonance circuit of the voltage inverter. The method allows to reduce the total loss capacity of inverter or to increase the frequency of conversion.

Текст научной работы на тему «Синхронный время-импульсный способ управления резонансным инвертором с последовательной емкостной компенсацией нагрузки»

А.М. Афанасьев, Ю.М. Голембиовский, А.В. Куликов

Синхронный время-импульсный способ управления резонансным инвертором с последовательной емкостной компенсацией нагрузки

Предложен синхронный время-импульсный способ управления резонансным инвертором с последовательной емкостной компенсацией нагрузки. Проведен сравнительный анализ синхронных и асинхронных способов управления инвертором напряжения. Показано, что синхронное управление обеспечивает «мягкое» включение силовых транзисторов с циркуляцией энергии в нагрузочном резонансном контуре инвертора напряжения и позволяет снизить суммарную мощность потерь инвертора или повысить частоту преобразования.

Ключевые слова: резонансный инвертор, колебательный контур, частотный способ управления, фазовый способ управления, время-импульсная модуляция. doi: 10.21293/1818-0442-2018-21-1-95-99

В настоящее время инверторы (конверторы) с резонансной и квазирезонансной нагрузкой находят все большее применение в устройствах на основе статических высокочастотных преобразователей электрической энергии как для вторичных источников питания (0,1-1 кВт), так и для мощных (0,11 МВт) высокочастотных установок индукционного нагрева. Схемы подобных преобразователей содержат неуправляемый выпрямитель и регулируемый инвертор тока или инвертор напряжения. Нагрузка инверторов обычно имеет индуктивную составляющую, которая в соответствии с явлением резонанса компенсируется последовательным либо параллельным включением конденсатора. Общей тенденцией в преобразовательной технике является уменьшение стоимостных и массогабаритных показателей при повышении частоты преобразования, что достигается с применением схем инверторов напряжения [1, 2]. Также в соответствии с различными электрическими и технологическими требованиями, существует необходимость в качественном регулировании выходных параметров — стабилизация тока, напряжения или мощности с заданной точностью [3, 4].

Управление резонансными инверторами

Наиболее известным способом регулирования выходных параметров в резонансных инверторах является частотный способ управления [5-7]. Для инверторов напряжения с последовательной емкостной компенсацией и индуктивным характером нагрузки увеличение выходной мощности получают при уменьшении частоты управления от стартовой частоты до частоты близкой к собственной резонансной частоте. Преимуществом частотного способа управления является «мягкое» включение силовых транзисторов. К недостаткам можно отнести частичную рекуперацию энергии колебательного контура в емкостной фильтр, установленный на входе инвертора, через обратные диоды силовых ключей, что приводит к дополнительным потерям в силовых элементах схемы.

Известен также фазовый способ управления [810], реализуемый путем смещения фазы управляю-

щих импульсов одной силовой стойки инвертора по отношению к управляющим импульсам второй силовой стойки. Способ позволяет консервировать накопленную в колебательном контуре энергию за счет соответствующего открытия ключей инвертора и ее циркуляцию в контуре в отличие от частотного способа. При этом для реализации режима «мягкой» коммутации ключей в процессе регулирования необходимо одновременно менять фазовое рассогласование и подстраивать частоту управления.

Для согласованного управления инверторов с параллельной компенсацией индуктивности нагрузки используется способ [11], при котором импульсы управления подаются синхронно с моментами перехода мгновенного значения переменного тока в нагрузке через ноль и после снижения мгновенных значений напряжения на ключах, подлежащих очередному включению, ниже заданного уровня. Данный способ обеспечивает минимальные динамические потери энергии в ключах, при этом регулирование выходного напряжения возможно за счет применения дополнительного импульсного регулятора на входе резонансного инвертора.

В работе [12] для преобразователя комбинированной структуры с параллельной емкостной компенсацией индуктивности нагрузки предложен способ управления с синхронизацией по выходному напряжению и время-импульсной модуляцией, кото -рый обеспечивает включение транзисторов соответствующей диагонали мостового инвертора синхронно с моментами переходов выходного напряжения через ноль с возможностью регулирования выходного напряжения изменением коэффициента заполнения импульсов управления. При этом обеспечивается «мягкое» включение всех транзисторов и меньшие потери мощности при выключении двух регулирующих транзисторов. Также возможно плавное регулирование мощности, передаваемой в нагрузку.

Следует отметить общий недостаток представленных способов управления резонансными инверторами — выключение силовых транзисторов происходит в режиме «жесткой» коммутации. Для сниже-

ния коммутационных потерь выключения применяются цепи формирования траектории переключения.

Синхронный способ управления

В настоящей работе с целью уменьшения мощности потерь в силовых элементах инверторов напряжения, работающих на резонансную нагрузку с последовательной емкостной компенсацией, предложен способ управления с синхронной время-импульсной модуляцией (СВИМ), при котором включение транзисторов соответствующей диагонали мостового инвертора осуществляется синхронно с моментами переходов выходного тока через ноль в режиме «мягкой» коммутации, а выключение — в соответствии с заданным коэффициентом заполнения управляющих импульсов.

При этом можно выделить два возможных варианта синхронной время-импульсной модуляции. В первом варианте (СВИМ-1) управляющие импульсы ключей обеих стоек моста резонансного инвертора формируются с одинаковым коэффициентом заполнения; во втором (СВИМ-2) — импульсы управления силовыми ключами одной из стоек формируются с максимальным коэффициентом заполнения, а второй силовой стойки — с регулируемым коэффициентом заполнения. В качестве ключей инвертора К1-К4 могут использоваться ЮБТ или М08ББТ-модули со встроенными обратными диодами. Питание инвертора осуществляется от источника ЭДС (емкостный или индуктивно-емкостный фильтр). Система управления инвертором (СУИ) построена по двухканаль-ному принципу с возможностью реализации способов управления СВИМ-1 и СВИМ-2 (рис. 1).

Рис. 1. Функциональная схема инвертора напряжения с системой управления способом СВИМ

Функциональная схема системы управления содержит следующие узлы: ФПИ — формирователь пускового импульса, ФСИ — формирователь синхронизирующих импульсов, ФПН1 и ФПН2 — формирователи пилообразного напряжения, ФДИ1 и ФДИ2 -формирователи длительности импульсов, БЗ — блок

задания коэффициента заполнения импульсов управления, X — сумматоры.

Алгоритм работы инвертора с синхронной системой управления

В соответствии с режимом работы системы управления на выходе БЗ формируются сигналы иЗ1 и иЗ2 для СВИМ-1, равные по уровню и пропорциональные сигналу управления иупр, а для СВИМ-2 один из сигналов подается фиксированный и соответствующий максимальному коэффициенту заполнения, второй — пропорциональный сигналу Ц^. Соответственно на выходах ФДИ1 и ФДИ2 формируются сигналы управления ключами К3, К4 и К1, К2 с регулируемыми коэффициентами заполнения для двух стоек инвертора или для одной стойки с максимальным, а для другой — с регулируемым ко -эффициентами заполнения. Скорость нарастания сигнала ФПН2 должна соответствовать максимально возможному коэффициенту заполнения на резонансной частоте нагрузочного контура.

Рассмотрим работу СУИ в режиме СВИМ-1. Начало работы СУИ осуществляется по сигналам блока ФПИ, на выходе которого формируются импульсы управления ЦИп и иК4п с длительностью, необходимой для накопления начальной энергии в резонансном контуре. Далее через сумматоры они подаются на ключи К1 и К4, открывая их. В результате происходит запуск инвертора и по контуру +Ел — К1 — ЬН — ЯН — Ск — ДТ — К4 —Ел течет выходной ток инвертора (положительная полуволна), возбуждающий колебательный нагрузочный контур ЬН — ЯН — Ск. В результате на выходе ДТ формируется сигнал обратной связи иОС, пропорциональный положительной полуволне выходного тока, который подается на вход ФСИ (рис. 2).

Напряжение, и ^ иК1,4

Напряжение, и Напряжение, и

ЦФПН1 / ЦФПН2 из 1,2

Напряжение, Ц иЮД4 Цку

Рис. 2. Временные диаграмма: формирования импульсов управления инвертора с СВИМ-1

По окончании длительности импульсов ЦИп и иК4п ключи К1 и К4 закрываются и ток контура про-

текает за счет энергии, накопленной в индуктивности ЬН, через обратные диоды ключей К2 и К3, при этом часть энергии отдается в источник ЭДС на входе инвертора.

Таким образом, формируется начальная положительная полуволна выходного тока, возбуждающего резонансный контур. В моменты перехода сигнала иОС через ноль на выходе ФСИ меняется полярность синхронизирующего напряжения исинх.

При переходе иОС из положительной полуволны к отрицательной ФСИ формирует на выходе отрицательный импульс, разрешающий работу ФПН2 и блокирующий ФПН1. Сформированный сигнал пилообразной формы от ФПН2 совместно с сигналом иЗ2 от БЗ подается на входы ФДИ 2, где формируется импульс управления иК2,, при этом ФДИ 1 формирует импульс иК3 для включения, соответственно К2 и К3. В результате по контуру +ЕЙ — КЗ — ДТ — Ск — ЯН — ЬН — К2 —Е

По окончании длительности импульсов ключи К2 и К3 закрываются и колебательный контур опять отдает часть энергии в источник ЭДС на входе ин-

вертора через обратные диоды ключей К1 и К4. Таким образом, формируется отрицательная полуволна тока колебательного контура.

Далее процесс формирования тока контура повторяется, в результате чего на выходе инвертора формируется ток, близкий к синусоидальному.

Рис. 3. Схема имитационной модели инвертора

напряжения с блоком системы управления

Асинхронные способы управления Напряжение U, В

Напряжение U, В 15 1 10 5 0

Ток I, А 40 20 0 -20

0,985 0,990 0,995 Время I, мкс

Частотный способ управления Напряжение U, В 15 10 5 0

—4———— — / \_ —vzcs [ *. t. (ч. i i J — j. у HS ^

Ток I, А 40 20 0 -20

0,985 0,990 0,995 Время t, мкс

Фазовый способ управления

Синхронные способы управления Напряжение U, В 15 ■ ■ ■ 10

Обновление мобильного приложения VictronConnect 5.8 — добавляет настройки инвертора и многое другое

Сегодня важный этап в нашем стремлении упростить работу с продуктами Victron при этом не отказываясь от универсальности.

VictronConnect теперь можно использовать для:

• Конфигурации основных настроек системы: состоящие из одного инвертора или инвертора с зарядным устройством без необходимости использования каких-либо других устройств, таких как ESS Assistant.
• Обновите прошивку наших инверторов и инверторов / зарядных устройств, имеющих порт связи VE.Bus, таких как Multis и Quattros.

Предупреждение

Функции, описанные здесь являются очень мощными инструментами. Они предназначены для использования инженерами, установщиками и дилерами Victron Energy. Владельцы и пользователи системы не должны пытаться использовать их.

Особенности

• Доступны все настройки самого инвертора и зарядного устройства.
• Были добавлены контекстная помощь и пояснения.
• В приложении есть список ссылок на всю документацию.

Стало намного проще обновление прошивки:

• Это также можно сделать с ноутбуками Mac, а также с телефонами Android, а не только с Windows.
• Не нужно загружать файл прошивки с Victron Professional, так как VictronConnect уже содержит все последние версии прошивки. В настоящий момент, это версия 459.
• Нет необходимости обновлять несколько блоков один за другим вручную: VictronConnect будет обновлять все инверторы последовательно без перерыва.

Другие изменения в VictronConnect 5.8

Другое существенное изменение заключается в том, что теперь вы можете отключить Bluetooth для многих устройств; в том случае, если это требуется. Это возможно для зарядных устройств серии SmartSolar, зарядного устройства Phoenix, Smart Battery Protect и BMV Smart. Через несколько месяцев будет доступно отключение Bluetooth для всех продуктов, включая зарядные устройства BlueSmart.

Заключение

В заключение, мы очень рады этому обновлению; и в сейчас разработчики прилагают все усилия, чтобы добавить конфигурирование и настройку параллельных и трехфазных систем. Также позже в список доступных настроек будет добавлена ​​поддержка настройки ESS.

Способы управления частотным преобразователем

Существует несколько способов управления частотным преобразователем. В процессе работы ПЧ происходит оперативный контроль следующих функций:

Пуск – Останов (Старт – Стоп). Управление началом вращения и торможением подключенного двигателя.
Установка скорости. Настройка рабочей скорости привода.
Аварийный останов. Аварийное снятие силового питания, сигнал разрешения работы.

Эти изменения в работе ПЧ производятся путем подачи сигналов с внешних устройств либо с панели управления. Остальными параметрами можно управлять исключительно с панели управления, причем некоторые из них активны только при выключенном двигателе.

Способы управления могут быть следующими:

• управление с помощью клавиатуры (панели управления) частотного преобразователя
• управление с помощью пульта ДУ
• аналоговый вход (изменение текущей скорости вращения двигателя)
• дискретные входы (изменение различных состояний и параметров преобразователя)
• последовательный интерфейс RS-485 либо его аналог

Рассмотрим управление преобразователем на примере ПЧ Prostar PR6000.

Управление с помощью пульта ДУ

В отличие от панели управления пульт может иметь кабель длиной до 500 м, по которому передаются сигналы последовательного интерфейса.

Пульт управления имеет клавиши RUN (Пуск), STOP/RESET (Стоп/Сброс), JOG (работа в импульсном или толчковом режиме). Также можно сбрасывать ошибки, менять значение частоты и направление вращения двигателя, изменять прочие параметры.

Управление через аналоговый вход

В преобразователе частоты PR6000 имеется два аналоговых входа – AI1 и AI2. Это выгодно отличает его от других моделей с одним аналоговым входом.

Вход AI1 может использоваться для управления по напряжению с входным сопротивлением 47 кОм. Вход AI2 имеет выбор, который производится переключателем: токовый вход с входным сопротивлением 500 Ом, или вход по напряжению.

Управление через дискретные входы

У преобразователя PR6000 имеется 8 дискретных (цифровых) входов: FWD (вперед/стоп), REW (назад/стоп) и 6 входов DI1…DI6.

Входы FWD и REW могут работать в двух- и трехпроводном режиме, при этом третий провод программируется на одном из входов DI1…DI6. Выбор режима управления скоростью устанавливается в параметре Р077.

Дискретные входы DI1…DI6 являются многофункциональными, они программируются на разные функции, которые запускаются при активации соответствующего входа.

Набор возможных функций: выбор многоскоростного режима, выбор разгона/замедления, включение вращения в режиме JOG вперед/назад, управление остановом, увеличение/уменьшение частоты, вход сигнализации неисправности (аварии), пауза при пуске, трехпроводное управление пуском/стопом, торможение постоянным током, сброс ошибки/сообщения, работа по качающейся частоте, включение/сброс/вход счетчика. Всего можно выбрать до 20 различных параметров, которые устанавливаются в параметрах Р071…Р076 для каждого входа. Активация дискретных входов происходит путем замыкания нужного входа на клемму СОМ. Причем, это может производиться разными способами — выходом контроллера, контактами реле, датчика или ручной кнопки. Дискретные и аналоговые входы показаны ниже.

Управление через последовательный интерфейс

При работе через интерфейс RS-485 преобразователь частоты управляется контроллером либо персональным компьютером через специальный адаптер-преобразователь RS-485/RS-232.

Через этот интерфейс преобразователь может не только принимать команды на изменения параметров и состояния, но и выдавать информацию о своем текущем состоянии на другие устройства. Также по интерфейсу RS-485 может поддерживаться связь с другими преобразователями.

Далее поговорим о способах оперативного управления режимами ПЧ.

Старт/Стоп двигателя

Запуск и останов двигателя может производиться следующими способами.

1. С панели управления преобразователя частоты. Для этого используются кнопки RUN, STOP/RESET. Если нужен кратковременный запуск, используется кнопка JOG.
2. Подачей сигнала на дискретные входы FWD, REW при двухпроводном управлении. Для трехпроводного управления нужно задействовать один из дискретных входов DI1…DI6 и запрограммировать его соответствующим образом. Режим выбирается параметром Р077. Любой из этих входов можно также использовать для импульсного запуска (команда JOG). При двухпроводном управлении для работы двигателя необходим постоянный сигнал на соответствующих входах. При трехпроводном достаточно кратковременного сигнала.
3. Через последовательный интерфейс командами с контроллера. Выбор источника команды Старт/Стоп в ПЧ Prostar PR6000 производится в параметре Р006.

Двухпроводное управление пуском/остановом

Трехпроводное управление пуском/остановом

Управление частотой

ПЧ может управлять скоростью несколькими способами в зависимости от конкретного оборудования.

1. Управление скоростью при помощи переменного резистора, установленного на клавиатуре (панели управления) ПЧ.
2. Дискретное изменение при помощи клавиш панели управления Вверх/Вниз.
3. Дискретное изменение при помощи контактов (любых двух), подключенных ко входам DI1…DI6. При активации соответствующего дискретного входа происходит уменьшение либо увеличение скорости в заданных пределах с заданным шагом.
   Примечание. В вариантах 2 и 3 при включении питания двигатель запускается на частоту, установленную в параметре Р005. В процессе работы частоту можно оперативно изменять. Если измененное значение частоты необходимо запомнить, используется параметр Р155.
4. Задание скорости при помощи аналоговых сигналов напряжения или тока, поступающих на входы AI1, AI2. Аналоговые сигналы могут комбинироваться в разных вариантах.
5. Задание в соответствии с частотой импульсов на входе DI6.
6. Через интерфейс RS-485 от контроллера. Выбор канала управления частотой осуществляется параметром Р004. Верхняя и нижняя рабочие частоты устанавливаются в параметрах Р009 и Р010. Скорость работы двигателя в импульсном (толчковом) режиме JOG задается параметром Р052.

Аварийный останов ПЧ

Кроме штатного останова функцией Стоп с заданным замедлением используются два способа экстренного останова двигателя и отключения ПЧ.

1. Аварийный останов прерыванием питания. Для этого производители рекомендуют перед силовым питанием ПЧ устанавливать трехфазный линейный контактор, питание катушки которого зависит от состояния аварийной цепи всего оборудования. При нажатии на кнопку «Аварийный останов» или другом экстренном случае питание контактора отключается, и напряжение с ПЧ снимается. Таким образом двигатель гарантированно остановится.
2. Используется функция дискретного входа DI1…DI6 «Сигнализация неисправности внешнего устройства». Если запрограммировать нужный вход на эту функцию, в случае подачи на него аварийного сигнала преобразователь остановится.