Режимы работы преобразователей частоты

Частотный преобразователь, подключенный к электродвигателю, может работать в двух принципиально разных режимах. Рассмотрим и сравним эти режимы.

Режим работы с поддержанием скорости двигателя

В этом режиме работает большинство частотных преобразователей. Разгон, поддержание нужной скорости и торможение двигателя происходят посредством изменения выходной частоты ПЧ. Зависимость напряжения от частоты обычно выбирается линейной, но в некоторых случаях она может иметь и другую форму. Например, для насосов и вентиляторов устанавливают квадратичную вольт-частотную характеристику с пониженным напряжением на низких частотах. Для подьемно-транспортных механизмов, требующих высокий пусковой момент, наоборот, повышают напряжение при разгоне.

Вышесказанное относится к скалярному методу управления, когда единственным сигналом обратной связи, который ПЧ получает от двигателя, является ток в обмотках. На основе значения тока рассчитывается текущий момент (нагрузка на валу) работающего двигателя. Далее, исходя из заложенного алгоритма и заданных параметров, меняются выходная частота и напряжение. Если режим работы выходит за установленные пределы, двигатель останавливается и выдается сообщение об ошибке.

Типичный пример работы ПЧ в таком режиме: если при разгоне ток превышает уставку, частотный преобразователь может автоматически прекратить повышение выходной частоты до нормализации тока, а затем продолжить разгон. Стоит добавить, что при торможении анализируется не только ток, но и напряжение на двигателе, которое может возрасти до значительного уровня. В таком случае автоматически или вручную увеличивается время торможения либо применяется тормозной резистор.

Более точную работу в режиме поддержания заданной скорости обеспечивает векторный способ управления. В этом случае информация о токе дополняется сигналом обратной связи от датчика скорости вращения (как правило, энкодера). На основе полученных данных путем математических вычислений преобразователь частоты определяет оптимальный режим питания для поддержания нужной скорости.

Режим работы с поддержанием параметра (ПИД-регулятор)

Есть ситуации, когда важна не столько постоянная скорость вращения, сколько стабильность внешнего параметра, значение которого связано с работой электродвигателя. Типичный пример – насосная станция, обеспечивающая необходимое давление в системе. В этом случае ток двигателя мониторится лишь для тепловой защиты, а частота может меняться от минимальной до максимальной в зависимости от сигнала обратной связи. Сигнал управления обычно поступает на аналоговый вход (по напряжению или току), и его уровень пропорционален значению внешнего параметра.

В режиме работы с ПИД-регулированием задается не частота, а целевое значение (или диапазон значений) внешнего параметра. Результат работы ПИД-регулятора, который реализуется в частотном преобразователе программно – изменение выходной частоты напряжения питания двигателя. Интегральный и дифференциальный коэффициенты, а также другие параметры регулирования задаются в настройках ПЧ.

Другие полезные материалы:
Каскадное управление насосами
Настройка устройства плавного пуска
Частотный преобразователь для лифта