A tensão de saída da conversão de frequência universal de baixa tensão é 380~650V, a potência de saída é 0,75~400kW, a frequência de trabalho é 0~400Hz e seu circuito principal adota AC-DC- circuito CA. Seu método de controle passou pelas quatro gerações seguintes.
Modo de controle de modulação por largura de pulso senoidal (SPWM)
É caracterizado por uma estrutura de circuito de controle simples, baixo custo e boa dureza mecânica, que pode atender aos requisitos de regulação de velocidade suave da transmissão geral e tem sido amplamente utilizado em vários campos da indústria. Porém, em baixas frequências, devido à baixa tensão de saída, o torque é significativamente afetado pela queda de tensão da resistência do estator, de forma que o torque máximo de saída é reduzido. Além disso, suas características mecânicas não são tão difíceis quanto as do motor DC, afinal, a capacidade de torque dinâmico e o desempenho de regulação de velocidade estática não são satisfatórios e o desempenho do sistema não é alto, a curva de controle mudará com a mudança de carga, a resposta de torque é lento, a taxa de utilização do torque do motor não é alta, o desempenho é reduzido devido à existência de resistência do estator e efeito de zona morta do inversor em baixa velocidade e a estabilidade torna-se ruim. Portanto, as pessoas desenvolveram regulação de velocidade de conversão de frequência de controle vetorial.
Modo de controle de vetor de espaço de tensão (SVPWM)
Baseia-se na premissa do efeito geral de geração da forma de onda trifásica e visa aproximar a trajetória do campo magnético giratório circular ideal do entreferro do motor, gerar uma forma de onda modulada trifásica de uma só vez e controlá-la por aproximando-se do círculo por um polígono inscrito. Após o uso prático, foi aprimorado, ou seja, foi introduzida a compensação de frequência, o que pode eliminar o erro de controle de velocidade; A magnitude do fluxo é estimada por feedback para eliminar a influência da resistência do estator em baixas velocidades. A tensão e a corrente de saída são fechadas para melhorar a precisão dinâmica e a estabilidade. No entanto, existem muitos links de circuito de controle e nenhum ajuste de torque é introduzido, portanto, o desempenho do sistema não foi melhorado fundamentalmente.
Modo de controle vetorial (VC)
A prática de regulação de velocidade de conversão de frequência de controle vetorial é converter a corrente do estator Ia, Ib, Ic do motor assíncrono no sistema de coordenadas trifásico, através da transformação trifásica-bifásica, equivalente à corrente alternada Ia1Ib1 em o sistema de coordenadas estacionário bifásico e, em seguida, através da transformação de rotação orientada para o campo magnético do rotor, equivalente à corrente DC Im1, It1 no sistema de coordenadas de rotação síncrona (Im1 é equivalente à corrente de excitação do motor DC; IT1 é equivalente à corrente de armadura proporcional ao torque) e, em seguida, imite o método de controle do motor DC, encontre a quantidade de controle do motor DC e realize o controle do motor assíncrono após a transformação inversa da coordenada correspondente. Sua essência é equiparar o motor CA a um motor CC e controlar independentemente os dois componentes de velocidade e campo magnético. Ao controlar a ligação do fluxo do rotor e, em seguida, decompor a corrente do estator, os dois componentes de torque e campo magnético são obtidos, e o controle de quadratura ou desacoplamento é realizado por transformação de coordenadas. A proposta do método de controle de vetores é de importância histórica. No entanto, em aplicações práticas, como o fluxo do rotor é difícil de observar com precisão, as características do sistema são muito afetadas pelos parâmetros do motor e a transformação de rotação vetorial usada no processo de controle do motor CC equivalente é mais complicada, o que dificulta o efeito de controle real para alcançar os resultados de análise ideais.
Método de controle de torque direto (DTC)
Em 1985, o professor DePenbrock, da Ruhr University, na Alemanha, propôs pela primeira vez a tecnologia de conversão de frequência de controle de torque direto. Essa tecnologia resolve em grande parte as deficiências do controle vetorial acima e se desenvolveu rapidamente com novas idéias de controle, estrutura de sistema concisa e clara e excelente desempenho dinâmico e estático. Esta tecnologia foi aplicada com sucesso à tração de acionamentos CA de alta potência por locomotivas elétricas. O controle de torque direto analisa diretamente o modelo matemático do motor CA sob o sistema de coordenadas do estator e controla o fluxo e o torque do motor. Não requer que o motor CA seja equivalente a um motor CC, eliminando assim muitos cálculos complexos na transformação de rotação vetorial; Ele não precisa imitar o controle de um motor DC, nem precisa simplificar o modelo matemático de um motor AC para desacoplamento.
Modo de controle Matrix AC-AC
A conversão de frequência VVVF, a conversão de frequência de controle vetorial e a conversão de frequência de controle de torque direto são todas uma das conversões de frequência AC-DC-AC. Suas desvantagens comuns são baixo fator de potência de entrada, grande corrente harmônica, grande capacitância de armazenamento de energia necessária para circuitos CC e energia regenerativa não pode ser realimentada para a rede, ou seja, a operação de quatro quadrantes não pode ser realizada. Por esta razão, a frequência alternada da matriz surgiu. Porque a conversão de frequência AC-AC da matriz elimina o link DC intermediário, eliminando assim os capacitores eletrolíticos volumosos e caros. Ele pode atingir um fator de potência de l, uma corrente de entrada de operação senoidal e de quatro quadrantes e uma alta densidade de potência do sistema. Embora essa tecnologia ainda não esteja madura, ainda atrai muitos estudiosos para estudá-la em profundidade. Sua essência não é o controle indireto de corrente, ligação de fluxo e quantidades iguais, mas o torque é percebido diretamente como a quantidade controlada. Veja como:
1. Controle o fluxo do estator para introduzir o observador do fluxo do estator para realizar o sensor sem velocidade;
2. A identificação automática (ID) depende de modelos matemáticos precisos do motor para identificar automaticamente os parâmetros do motor;
3. Calcule o valor real correspondente à impedância do estator, indutância mútua, fator de saturação magnética, inércia, etc., calcule o torque real, fluxo do estator e velocidade do rotor para controle em tempo real;
4. Realize o controle Band-Band para gerar sinais PWM de acordo com o controle Band-Band de fluxo e torque para controlar o estado de comutação do inversor.
A frequência AC-AC do tipo matriz tem resposta de torque rápida (<2ms), high speed accuracy (±2%, no PG feedback), and high torque accuracy (<+3%); At the same time, it also has high starting torque and high torque accuracy, especially at low speed (including 0 speed), it can output 150%~200% torque.