變頻器通過(guò)編碼器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的原理
變頻器帶編碼器的閉環(huán)控制:
變頻控制閉環(huán),主要是指速度閉環(huán)。
變頻電機(jī)有需要速度反饋的,在電機(jī)啟動(dòng)、加速和減速停止的變速過(guò)程中,電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流需要與實(shí)際轉(zhuǎn)速下電機(jī)因“發(fā)電機(jī)效應(yīng)”產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)相匹配,如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流與反電動(dòng)勢(shì)阻抗不匹配,電機(jī)驅(qū)動(dòng)力不夠轉(zhuǎn)速達(dá)不到輸出要求,或者因電機(jī)負(fù)載過(guò)大電機(jī)沒(méi)有達(dá)到輸出速度值,反電動(dòng)勢(shì)因與轉(zhuǎn)速成比例而偏弱,這樣會(huì)引起電機(jī)電流徒增,容易燒毀電機(jī)線圈或驅(qū)動(dòng)器。速度反饋及時(shí)反饋的信息可以計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速并導(dǎo)算反電動(dòng)勢(shì)與驅(qū)動(dòng)電流的匹配,從而保護(hù)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。
變頻頻電機(jī)的速度閉環(huán)反饋,大約有三種模式:
1,霍爾傳感器,在電機(jī)轉(zhuǎn)徑上大部分是三個(gè)霍爾傳感器,反饋三相位置變化。由于傳感器對(duì)電機(jī)一周的提供信息有限,速度精度低,在低速時(shí)很難分辨。
2,所謂無(wú)傳感器的技術(shù)----利用線圈轉(zhuǎn)起來(lái),自感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)。但是在啟動(dòng)到低速過(guò)程中反電動(dòng)勢(shì)較弱,如果感應(yīng)電路本底阻抗在,這種微弱的感應(yīng)被“吃掉”,低速時(shí)實(shí)際獲得反饋很不穩(wěn)定。
3,旋轉(zhuǎn)編碼器,較高的分辨率(例如每圈1024個(gè)脈沖),可獲得較高的速度精度,尤其是在啟動(dòng)到低速時(shí)精度高。
根據(jù)上述描述,可見(jiàn)變頻器(尤其是矢量變頻)帶編碼器主要是在低速啟動(dòng)時(shí)的效果,可以精細(xì)化計(jì)算驅(qū)動(dòng)電流,防止電流過(guò)小驅(qū)動(dòng)力不夠(沒(méi)有轉(zhuǎn)速),或者因?yàn)槎罗D(zhuǎn)電機(jī)失速,反電動(dòng)勢(shì)不夠而驅(qū)動(dòng)電流過(guò)流,容易燒毀器件或電機(jī)。
上述情況在起重啟升類電機(jī)尤為重要,防止變頻器為保護(hù)電機(jī)失速而溜鉤,所以起重啟升類變頻器必須加裝編碼器。
注意一下矢量變頻的手冊(cè)內(nèi)容,一般有編碼器反饋的,低速可做到很低。
另外,變頻器有的加裝了PG卡的位置閉環(huán)模式,編碼器反饋給具有位置控制功能的變頻器(PG卡)做位置閉環(huán)控制,或者編碼器信號(hào)給PLC,PLC給指令變頻器減速和制動(dòng)做位置閉環(huán)控制,這時(shí)我建議需要用值編碼器。
變頻電機(jī)節(jié)能一直是一個(gè)討論的話題,電機(jī)從啟動(dòng)到低速到正常運(yùn)動(dòng),往往啟動(dòng)過(guò)流設(shè)計(jì),并在低速時(shí)因反電動(dòng)勢(shì)很低,要有外部阻抗來(lái)匹配,實(shí)際上這就消耗了大量能耗在外部阻抗上。編碼器的推廣使用,可精細(xì)化驅(qū)動(dòng)電流,減少這部分損耗。有人計(jì)算過(guò),40%以上的電能用于電機(jī),而啟動(dòng)時(shí)的能耗占比大,如果電機(jī)都能在啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能啟動(dòng),相當(dāng)于可多出多個(gè)福島核電站。
所以,變頻器編碼器閉環(huán)應(yīng)該是個(gè)趨勢(shì)。
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