Leverandører af energifeedback-enheder minder dig om, at på grund af de komplekse egenskaber ved elektrisk kraftoverførsel, kører elmotorer ofte i både fremadgående og bagudgående retning, ofte i en tilstand af overbelastning og kontinuerlig skift mellem elektrisk drift og bremsning. Dens sikkerhed og pålidelighed er også afgørende. Frekvensomdannelsesteknologien i AC-motorer er blevet stadig mere sofistikeret, og brugen af frekvensomformere til hastighedsregulering af asynkrone AC-motorer er blevet den vigtigste energibesparende teknologi til regulering af motorhastighed.
Kommunikationshastighedsregulering har udviklet sig fra statorspændingsregulering, seriepolhastighedsregulering af viklede rotorer, elektromagnetisk slipkoblingshastighedsregulering i 1970'erne til variabel frekvenshastighedsregulering i 1980'erne, og forskellige teknologier har nået det praktiske stadie. Med den stigende pålidelighed og lavere pris på AC-hastighedsregulering er udskiftning af DC-hastighedsregulering blevet en uundgåelig tendens.
1. Frekvensomformer og energibesparelse
Når man regulerer hastigheden under grundfrekvensen for asynkronmotorer, anvendes normalt en styringsmetode med konstant spændingsfrekvensforhold og statorspændingsfaldskompensation. Hvis hastigheden justeres over grundfrekvensen, anvendes normalt styringsmetoden med konstant spænding og variabel frekvens. Ved at kombinere de to ovenstående situationer kan man opnå de variable spændings- og variabelfrekvenshastighedsstyringskarakteristika for asynkronmotorer. I overensstemmelse med DIT-algoritmen, ifølge symmetriprincippet, vil X (k) danne ulige lige samplinggrupper i frekvensdomænet, hvis x (n) opdeles i to grupper i tidsdomænet, og dermed danne en anden almindeligt anvendt FFT-struktur kaldet frekvensdomænesampling-FFT (DIF-FFT)-algoritmen. Som den først blev foreslået af Sande og Turky, er den også almindeligvis kendt som Sande Turky-algoritmen.
Bremsekredsløbet i en universalfrekvensomformer er designet til at opfylde bremsebehovene for asynkronmotorer. I et variabelt frekvensdrevssystem kan metoden med gradvis reduktion af udgangsfrekvensen på universalfrekvensomformeren bruges til at reducere asynkronmotorens synkrone hastighed for at bremse og stoppe asynkronmotoren og derved opnå formålet med at bremse motoren. Under asynkronmotorens decelerationsproces vil rotorstrømmens fase vendes, da den synkrone hastighed er lavere end asynkronmotorens faktiske hastighed, hvilket får asynkronmotoren til at generere et bremsemoment, dvs. i en regenerativ bremsetilstand. For universalfrekvensomformere med stor og mellemstor kapacitet bruges der generelt en effektregenereringsenhed til at tilbageføre ovenstående energi til strømforsyningen for at spare energi. For universalfrekvensomformere med lille kapacitet bruges der normalt et bremsekredsløb til at forbruge energifeedbacket fra asynkronmotoren i bremsekredsløbet. Inden for ingeniørvidenskab omfatter behandlingen af regenerativ bremseenergi generelt metoder som lagring, feedback til elnettet og modstandsafladning, afhængigt af kapaciteten og anvendelsesscenarierne for generelle frekvensomformere.
2. Anvendelse af teknologi til variabel frekvenshastighedsstyring i elektrisk automatiseringsstyring
2.1. Karakteristika for variabel frekvenshastighedsstyring
Alle Cyclone II-enheder bruger 300 mm wafere og er fremstillet baseret på TSMC 90nm, lav-K processer for at sikre høj hastighed og lave omkostninger. På grund af brugen af minimerede siliciumregioner kan Cyclone II-serienheder understøtte komplekse digitale systemer med kun én chip til en pris svarende til et dedikeret integreret kredsløb. Højtydende universelle frekvensomformere har flere hardwarestrukturer for at opfylde forskellige tekniske behov: uafhængige frekvensomformere, almindelige DC-busfrekvensomformere og frekvensomformere med energifeedbackenheder. Uafhængig frekvensomformer er en type frekvensomformer, der placerer ensretterenheden og inverterenheden i et enkelt kabinet. Det er i øjeblikket den mest anvendte frekvensomformer og driver generelt kun én elektrisk motor, der bruges til generelle industrielle belastninger. Den anvendte konfigurationsmetode er en kombination af JTAG og AS, så konfigurationskredsløbet skal opfylde både AS- og JTAG-konfigurationskrav. Konfigurationschippen anvender EPCS1. I henhold til den specifikke tilslutningsmetode og pin-karakteristika for den ovenfor nævnte konfigurationsmetod. Ved styring af laster som elevatorer, lifte og reversible valseværker med højtydende universalfrekvensomformere kræves firekvadrantdrift, så en energifeedbackenhed skal konfigureres. Funktionen af energifeedbackenheden er at føre den regenerative energi, der genereres under bremsningen af elmotoren, tilbage til elnettet.
2.2. Anvendelse af teknologi til variabel frekvenshastighedsstyring i industriel elektrisk automatiseringsstyring
(1) Adaptiv motormodelenhed. Funktionen af den adaptive motormodelenhed er automatisk at identificere motorens grundparametre ved at detektere spændings- og strømtilførslen til motoren. Denne motormodel er en nøgleenhed til direkte momentstyring. Til de fleste industrielle anvendelser kan der anvendes lukket hastighedsfeedback, hvis hastighedsstyringens nøjagtighed er større end 0,5%.
(2) Momentkomparator og magnetisk fluxkomparator. Funktionen af denne type komparator er at sammenligne feedbackværdien med dens referenceværdi hver 20 ms og udsende moment- eller magnetfeltets tilstand ved hjælp af en topunkts hystereseregulator.
(3) Pulsoptimeringsvælger. Vi valgte Cyclone II EP2C5Q208C8-chippen til at behandle information og designede derefter FPGA-implementeringen af signalkilden til OFDM-modulation. Vi skrev et kredsløb bestående af fem moduler, der primært implementerede konstellationskortlægning FFT. Vi indsatte cyklisk præfiks, buffermodul og D/A-funktioner. En OFDM-signalkilde blev designet, og funktionerne for hvert modul blev simuleret og verificeret. Endelig blev OFDM-signalkilden færdiggjort, inklusive softwaresimulering og FPGA-hardwareverifikation. På grund af den betydelige variation i elektrolytkondensatorernes kapacitet vil de opleve ulige spændinger. Derfor er en spændingsudligningsmodstand med samme modstandsværdi forbundet parallelt med hver kondensator for at eliminere indflydelsen fra variation. For at forhindre, at ladestrømmen (stødstrømmen), der løber gennem kondensatoren, udbrænder ensretterkredsløbet og forårsager andre påvirkninger, når strømmen tændes, er der også tilføjet foranstaltninger til at undertrykke stødstrømmen til lagringskredsløbet.
Energibesparelse og reduktion af forbrug er vigtige midler til at reducere produktionsomkostninger, og omkostningsreduktion er et effektivt middel til at forbedre produkters konkurrenceevne. Ud over at tilføje disse funktionelle moduler er det også nødvendigt løbende at optimere det færdige design under designprocessen, yderligere forbedre ydeevnen og spare ressourcer for at opnå hele systemet inden for én FPGA-chip, opnå betydelige energibesparende effekter og forbedre procesforholdene.