Enkelvoudige besturing van een asynchrone motor. Classificatie van vectorbestrijdingsmethoden

Elke wijziging of handhaving van een constant toerental van de elektrische aandrijving zorgt voor een gerichte regeling van het door de motor ontwikkelde koppel. Het koppel wordt gevormd als gevolg van de interactie van de stroming (fluxkoppeling) gecreëerd door een deel van de motor met de stroom in het andere deel en wordt bepaald door het vectorproduct van deze twee ruimtelijke koppelgenererende vectoren. Daarom wordt de grootte van het door de motor ontwikkelde koppel bepaald door de modules van elke vector en de ruimtelijke hoek daartussen.

Bij het bouwen scalaire besturingssystemen Alleen de numerieke waarden (modules) van de koppelgenererende vectoren werden gecontroleerd en geregeld, maar hun ruimtelijke positie werd niet gecontroleerd. Vectorcontroleprincipe ligt in het feit dat het besturingssysteem de numerieke waarde en positie in de ruimte ten opzichte van elkaar van de koppelgenererende vectoren regelt. Daarom is de taak van vectorcontrole het bepalen en forceren van de vaststelling van momentane stroomwaarden in de motorwikkelingen op een zodanige manier dat de gegeneraliseerde vectoren van stromen en fluxkoppelingen een positie in de ruimte innemen die de creatie van de vereiste elektromagnetische eigenschappen garandeert. koppel.

Elektromagnetisch koppel gegenereerd door de motor:

waarbij m de ontwerpfactor is; , 2 - ruimtelijk

vectoren van stromen of fluxverbindingen die koppel vormen; X- ruimtelijke hoek tussen momentgenererende vectoren.

Zoals volgt uit (6.53) zullen de minimumwaarden van de stromen (fluxkoppelingen) die het koppel vormen, gelden voor de vereiste koppelwaarde als de vectoren X en 2 staan loodrecht op elkaar, d.w.z. X= °.

Bij vectorbesturingssystemen is het niet nodig om de absolute ruimtelijke positie van de vectoren te bepalen, en wel ten opzichte van de stator- of rotorassen. Het is noodzakelijk om de positie van de ene vector ten opzichte van de andere te bepalen. Daarom wordt aangenomen dat een van de vectoren is baseren, en de positie van de ander bepaalt de hoek X.

Op basis hiervan is het raadzaam om bij het construeren van vectorbesturingssystemen uit te gaan van een wiskundige beschrijving van elektromagnetische en elektromechanische processen, uitgedrukt in coördinaten die zijn gekoppeld aan de basisvector (coördinaten En- v). Een dergelijke wiskundige beschrijving wordt gegeven in § 1.6.

Als we als basisvector nemen en de coördinatenas richten En langs deze vector verkrijgen we dan, gebaseerd op (1.46). het volgende systeem vergelijkingen:

In deze vergelijkingen? v = , aangezien de vector samenvalt met de coördinatenas En.

In afb. Figuur 6.31 toont een vectordiagram van stromen en stromingsverbindingen in de assen En- v ^coördinaatoriëntatie En langs de rotorkoppelingsvector. Uit het vectordiagram volgt dat

Rijst. B.31. Vectordiagram van fluxverbindingen en stromen in assen u-v bij M

Met constante (of langzame verandering) p rotorkoppeling d"V u /dt= resulterend in ik en = En Г = yji u +i v = ik v

In dit geval de rotorstroomvector G loodrecht op de rotorfluxkoppeling. Omdat de rotorlekkageflux 0 aanzienlijk kleiner is dan de flux in de machineopening H, t Als de rotorfluxkoppeling constant is, kunnen we dan aannemen dat de projectie van de statorstroomvector op de coördinatenas v ik v is gelijk aan |/"| of /

Het voordeel van het aangenomen coördinatensysteem u-v Voor het construeren van een systeem van vectorregeling van koppel en snelheid van een asynchrone motor geldt dat het motorkoppel (6.54) wordt gedefinieerd als het scalaire product van twee onderling loodrechte vectoren: de rotorfluxkoppeling *P en de actieve component van de statorstroom. Deze definitie van koppel is typisch voor bijvoorbeeld motoren gelijkstroom onafhankelijke excitatie, het handigst voor het construeren van een automatisch controlesysteem.

Vectorbesturingssysteem. Het structuurschema van een dergelijk management is gebaseerd op de volgende principes:

? een tweekanaals besturingssysteem bestaat uit een kanaal voor het stabiliseren van de rotorfluxkoppeling en een kanaal voor het regelen van de snelheid (koppel);
? beide kanalen moeten onafhankelijk zijn, d.w.z. het veranderen van de gereguleerde waarden van het ene kanaal mag het andere niet beïnvloeden;
? het snelheids- (koppel) regelkanaal regelt de statorstroomcomponent /v. Het werkingsalgoritme van de koppelregellus is hetzelfde als bij systemen voor slave-snelheidsregeling van DC-motoren (zie § 5.6) - het uitgangssignaal van de snelheidsregelaar is een verwijzing naar het motorkoppel. Door de waarde van deze taak te delen door de rotorfluxkoppelingsmodule En we krijgen de taak voor de statorstroomcomponent i v (Fig. 6.32);
? elk kanaal bevat een intern circuit van stromen /v en ik en met de huidige toezichthouders die daarin voorzien vereiste kwaliteit verordening;
? verkregen huidige waarden i v en ik en via coördinatentransformaties worden omgezet in waarden ik een en / p van een tweefasig vast coördinatensysteem a - (3 en dan in de taak van echte stromen in de statorwikkelingen in een driefasig coördinatensysteem abc;
? De signalen van snelheid, rotorrotatiehoek en stromen in de statorwikkelingen die nodig zijn voor berekeningen en feedbackvorming worden gemeten door geschikte sensoren en vervolgens, met behulp van inverse coördinatentransformaties, omgezet in de waarden van deze grootheden die overeenkomen met de coördinaatassen u-v.

Rijst.

Een dergelijk besturingssysteem zorgt voor een snelle regeling van het koppel, en dus van de snelheid, over een zo breed mogelijk bereik (meer dan 10.000:1). In dit geval kunnen de momentane koppelwaarden van een asynchrone motor de nominale waarde van het kritische koppel aanzienlijk overschrijden.

Om de besturingskanalen onafhankelijk van elkaar te maken, is het noodzakelijk om kruiscompensatiesignalen e K0MPU en e compm aan de ingang van elk kanaal te introduceren (zie figuur 6.32). We vinden de waarde van deze signalen uit de statorcircuitvergelijkingen (6.54). Na het uitdrukken van en CHK 1y via de overeenkomstige stromen en inductanties (1.4) en rekening houdend met het feit dat wanneer de as georiënteerd is En langs de rotorfluxkoppelingsvector Х / |у =0 verkrijgen we:

Waar vinden we het vandaan?

Waar dissipatiecoëfficiënt.

Vervanging van (6.55) in (6.54) en daarmee rekening houdend in het betreffende besturingssysteem d x V 2u /dt = 0, wij krijgen

nieuwe tijdconstanten; e en e v - EMF van rotatie langs de assen u-v

Om onafhankelijke hoeveelheden in te stellen ik en en /v moet worden gecompenseerd e en En e v introductie van compenserende spanningen:

Om de principes van vectorcontrole te implementeren, is het noodzakelijk om de module en de hoekpositie van de rotorfluxkoppelingsvector rechtstreeks te meten of te berekenen met behulp van een wiskundig model (schatting). Het functionele diagram van vectorbesturing van een asynchrone motor met directe meting van de stroming in de luchtspleet van de machine met behulp van Hall-sensoren wordt getoond in Fig. 6.33.

Rijst. B.ZZ. Functioneel diagram van directe vectorbesturing van een asynchrone motor

De schakeling bevat twee regelkanalen: een regelkanaal (stabilisatie) voor de rotorfluxkoppeling *P 2 en een snelheidsregelkanaal. Het eerste kanaal bevat een externe rotorfluxkoppelingslus met daarin een PI-fluxkoppelingscontroller RP en fluxkoppelingsfeedback, waarvan het signaal wordt gegenereerd met behulp van Hall-sensoren die de stroming in de machineopening meten X? T langs de assen ai(3. De echte fluxwaarden worden vervolgens in het PP-blok herberekend naar de waarden van de rotorfluxkoppeling langs de assen a en p en met behulp van het vectorfilter VF de modulus van de rotorfluxkoppeling Er wordt een vector gevonden, die wordt geleverd als een negatief feedbacksignaal aan de fluxkoppelingsregelaar RP en wordt gebruikt als een deler in het snelheidsregelkanaal.

In het eerste kanaal is het interne stroomcircuit ondergeschikt aan het fluxkoppelingscircuit ik en, met een PI-stroomregelaar PT1 en feedback over de werkelijke waarde van de stroom / 1i, berekend op basis van de werkelijke waarden van de statorfasestromen met behulp van de faseomzetter PF2 en de coördinatenomzetter KP1. De uitgang van de stroomregelaar PT1 is de spanningsinstelling Ulu, waaraan het compensatiesignaal van het tweede kanaal wordt toegevoegd en kshpi(6,57). Het ontvangen spanningsinstelsignaal wordt door middel van gecoördineerde KP2- en fase-PF2-omzetters omgezet in gespecificeerde waarden en spanningsfasen aan de uitgang van de frequentieomvormer.

Het rotorfluxkoppelingsregelkanaal zorgt ervoor dat de fluxkoppeling Ch* 2 constant blijft in alle bedrijfsmodi van de aandrijving op het niveau ingestelde waarde x P 2achter. Als het nodig is om het veld te verzwakken, kan H*^ binnen bepaalde grenzen variëren met een kleine veranderingssnelheid.

Het tweede kanaal is ontworpen om de snelheid (koppel) van de motor te regelen. Het bevat een externe snelheidslus en een ondergeschikte interne stroomlus / 1у. Het snelheidscommando komt van de intensiteitsgenerator, die de acceleratie en de gewenste snelheidswaarde bepaalt. Snelheidsfeedback wordt geïmplementeerd via een DS-snelheidssensor of een rotorhoekpositiesensor.

De PC-snelheidsregelaar wordt proportioneel of proportioneel-integraal toegepast, afhankelijk van de vereisten voor de elektrische aandrijving. De uitgang van de snelheidsregelaar is het commando voor het koppel dat door de L/R-motor wordt ontwikkeld. Omdat het koppel gelijk is aan het product van de stroom door de rotorfluxkoppeling H / 2, vervolgens door de koppelinstellingswaarde in het DB-deelblok te delen M terug op Ch / 2 verkrijgen we de waarde van de huidige instelling, die wordt geleverd aan de ingang van de stroomregelaar PT2. Verdere signaalverwerking is vergelijkbaar met het eerste kanaal. Als gevolg hiervan krijgen we per fase een taak voor de voedingsspanning van de motor, die op elk moment de waarde en ruimtelijke positie van de gegeneraliseerde statorspanningsvector bepaalt!? Merk op dat signalen die betrekking hebben op variabelen in coördinaten gelijkstroomsignalen zijn, en signalen die stromen en spanningen in coördinatenlucht reflecteren, signalen zijn AC, die niet alleen de module bepalen, maar ook de frequentie en fase van de bijbehorende spanning en stroom.

Het beschouwde vectorbesturingssysteem wordt momenteel in digitale vorm geïmplementeerd op basis van microprocessors. Verscheidene blokdiagrammen vectorcontrole, die in detail verschilt van degene die wordt overwogen. Momenteel worden de werkelijke waarden van fluxkoppelingen dus niet gemeten door magnetische fluxsensoren, maar berekend met behulp van een wiskundig model van de motor, gebaseerd op gemeten fasestromen en spanningen.

Over het algemeen kan vectorbestrijding als het meest worden beoordeeld effectieve manier regeling van AC-motoren, wat een hoge nauwkeurigheid en regelsnelheid oplevert.

Technische verschillen tussen vector- en scalaire frequenties

converters

Vraag: Er zijn vector- en scalaire frequentieomvormers op de markt verkrijgbaar, en

vectorversies zijn aanzienlijk duurder. Wat zijn de technische verschillen daartussen?

De vraag is niet zo eenvoudig dat deze in eenlettergrepige manier kan worden beantwoord. De voorwaarden zelf

"vector" en "scalair" zijn onnauwkeurig wanneer ze op het kenmerk worden toegepast

frequentieomvormers. Sinds waar we het over hebben hoofdzakelijk over de variabele parameter

actueel is, dan is het gebruik van de term ‘scalair’ over het algemeen onaanvaardbaar. Uit de basiscursus

natuurkundigen zijn zich er terdege van bewust dat een scalaire grootheid zo'n grootheid is, elke waardedat (in tegenstelling tot een vector) kan worden uitgedrukt door een enkel (reëel) getal,

Als gevolg hiervan kan de reeks scalaire waarden op een lineaire schaal worden weergegeven (scale- vandaar de naam). Lengte, oppervlakte, tijd, temperatuur, etc. zijn scalaire grootheden.Vectorgrootheden, of vectoren, zijn grootheden die ook een numerieke waarde hebben

betekenis en richting. In dit opzicht is de verdeling van frequentieomvormers in scalair

en vector zijn in principe onjuist en weerspiegelen de wens van handelsmanagers

bedrijven om zogenaamd hogere prijzen voor een van de typen converters te rechtvaardigensuperioriteit hebben ten opzichte van een ander.

Wat de technische kant van de zaak betreft, luidt het als volgt.

De belangrijkste manier om het koppel op de elektromotoras aan te passen is

verandering in de frequentie en grootte van de stroom van de statorwikkelingen, wat leidt tot een verandering in de sterkte ervan

roterend magnetisch veld. De meeste frequentieomvormers zijn zo ontworpen

op een manier waarmee de gebruiker de kenmerken van de uitvoer kan aanpassen

elektrische parameters voor een specifiek type apparatuur. Afhankelijk van bijv

de grootte van het traagheidsmoment van de aangedreven apparatuur kan worden gegeven

kenmerken van de uitgangsstroom van de omzetter: lineair, parabolisch ofhyperbolische weergave.

Dus als het nodig is om een zware massa op een aangedreven voertuig te verplaatsen

transportband, moet de uitgangsstroomkarakteristiek een hyperbolische vorm krijgen. Het is raadzaam om waterpompen en ventilatoren in parabolische richting aan te drijven

curve, waardoor energie wordt bespaard. Bijna iedereen werkt volgens dit algoritme.

frequentieomvormers, genaamd met de onjuiste term ‘scalair’, een nauwkeurigere naam zou zijn: ‘frequentieomvormers met vooraf instelbare frequentie en uitgangsstroom.’

Een ander effectief middel om het koppel op de elektromotoras te vergroten is

het gebruik van de 3e harmonische van de uitgangsstroom, waarvan de vector, evenals veelvouden daarvan, meer is

hoge harmonischen, roteert in dezelfde richting als de fundamentele harmonische stroomvector (50

Hz), d.w.z. heeft een directe sequentie. Anderen draaien in de tegenovergestelde richting

en hebben de omgekeerde volgorde. Totale stroom neutraal, berekend met de formule:

controle van uitgangsstroomparameters, namelijk:

1)Converters met vooraf geconfigureerde uitgangsstroomparameters.

Gebruikt in de meeste algemene industriële aandrijvingen, beide met feedback

controle van een technologische parameter en zonder deze, inclusief pompaandrijvingen,

ventilatoren, transportbanden, transportbanden, extruders, inclusief enkele enmeermotorige systemen.

2)Converters met dynamische aanpassing van uitgangsstroomparameters. Gebruikt in eenmotorige aandrijvingen met hoge precisietechnologie

apparatuur. Ze kunnen met of zonder feedback zijn om de positie van de motorrotor te regelen. In termen van nauwkeurigheid en diepte van de rotatiesnelheidsregeling zijn ze enigszins superieur aan converters van het eerste type, maar aanzienlijk inferieur aan servo's.

Wat het probleem als geheel betreft, moet er rekening mee worden gehouden dat om specifieke problemen op te lossengebieden van de bestuurde aandrijving, bijbehorende elektromotoren met hun eigen motoren

besturingssystemen - stappenmotoren met controllers, servomotoren met controllers,

DC-motoren met controllers en tenslotte asynchroon en synchroon

elektromotoren met frequentieomvormers. Pogingen om een universele schijf te creëren

zijn duidelijk gedoemd te mislukken, aangezien de ontwerpverschillen tussen de schijven bestaan

zijn te groot en de taken die door de schijven worden opgelost, zijn eenvoudigweg onvergelijkbaar. Kan niet makenvan een asynchrone motor een servomotor, en van een synchrone motor een stappenmotor, ook al is deze ingebouwdhet heeft vijftig palen.

Wat te doen? Alles wat ingenieus is, is eenvoudig: het is voldoende om de schijf correct te ontwerpen

rekening houdend met het benodigde koppel op de as in het meest ongunstige frequentiebereik

rotatie, en vertrouw de controle van de technologische parameter toe aan de PID-controller, die te vinden is in de meeste scalaire converters. auteur van het artikel

meest moderne zogenaamde "scalaire" converters.

- Wat is vectorbestrijding?
- Houd de stroom op 90 graden.

De term ‘vectorbesturing’ van elektromotoren is bekend bij iedereen die op zijn minst enigszins geïnteresseerd is in de vraag hoe je een wisselstroommotor kunt besturen met behulp van een microcontroller. Meestal bevindt het hoofdstuk over vectorcontrole zich echter in elk boek over elektrische aandrijvingen ergens aan het einde, bestaande uit een aantal harige formules met verwijzingen naar alle andere hoofdstukken van het boek. Waarom wil je dit probleem helemaal niet begrijpen? En zelfs het meest eenvoudige verklaringen nog onderweg differentiaalvergelijkingen balans, balans vectordiagrammen en nog een heleboel andere wiskunde. Hierdoor lijken pogingen als deze op de een of andere manier de motor aan te zetten zonder de hardware te gebruiken. Maar in feite is vectorcontrole heel eenvoudig als je het principe van de werking ervan ‘op je vingers’ begrijpt. En dan wordt het leuker om indien nodig met formules om te gaan.

Werkingsprincipe van een synchrone machine

Laten we eens kijken naar het werkingsprincipe van de eenvoudige motor AC - synchrone machine met permanente magneten. Handig voorbeeld– kompas: de magnetische naald is de rotor van een synchrone machine, en het magnetische veld van de aarde is het magnetische veld van de stator. Zonder externe belasting (en die is er niet in het kompas, behalve wrijving en vloeistof die de trillingen van de naald dempt), is de rotor altijd langs het statorveld georiënteerd. Als we een kompas vasthouden en de aarde eronder draaien, zal de naald meedraaien en de vloeistof in het kompas mengen. Maar er is een iets eenvoudigere manier: je kunt bijvoorbeeld een externe magneet nemen in de vorm van een staaf met polen aan de uiteinden, waarvan het veld veel sterker is dan het magnetische veld van de aarde, en deze van bovenaf naar het kompas brengen en draai de magneet. De pijl beweegt en volgt het roterende magnetische veld. In een echte synchrone motor wordt het statorveld gecreëerd door elektromagneten - spoelen met stroom. De wikkelcircuits daar zijn complex, maar het principe is hetzelfde: ze creëren een magnetisch veld met de stator, gericht in de gewenste richting en met de vereiste amplitude. Laten we naar de volgende afbeelding kijken (Figuur 1). In het midden bevindt zich een magneet - de rotor van een synchrone motor (de "pijl" van het kompas), en aan de zijkanten bevinden zich twee elektromagneten - spoelen, die elk hun eigen magnetisch veld creëren, de ene in de verticale as, de andere in het horizontale vlak.

Figuur 1. Werkingsprincipe van een synchrone elektrische machine

De magnetische flux van de spoel is evenredig met de stroom erin (in eerste benadering). We zullen geïnteresseerd zijn in de magnetische flux van de stator op de plaats waar de rotor zich bevindt, d.w.z. in het midden van de figuur (we verwaarlozen randeffecten, verstrooiing en al het andere). De magnetische fluxen van twee loodrecht geplaatste spoelen worden vectorieel opgeteld, waardoor één gemeenschappelijke flux ontstaat voor interactie met de rotor. Maar omdat de flux evenredig is met de stroom in de spoel, is het handig om de stroomvectoren rechtstreeks te tekenen en ze uit te lijnen met de flux. De figuur toont enkele stromingen ik α En ik β, waardoor magnetische fluxen langs respectievelijk de α- en β-assen ontstaan. Totale statorstroomvector Is creëert een co-gerichte magnetische statorflux. Die. in wezen Is symboliseert de externe magneet die we naar het kompas brachten, maar gecreëerd door elektromagneten - spoelen met stroom.
In de figuur bevindt de rotor zich in een willekeurige positie, maar vanuit deze positie zal de rotor de neiging hebben te roteren in overeenstemming met de magnetische flux van de stator, d.w.z. per vector Is(de positie van de rotor wordt in dit geval weergegeven door de stippellijn). Dienovereenkomstig, als u alleen stroom op de fase toepast α , laten we zeggen ik α= 1A, de rotor zal horizontaal staan, en indien in β, verticaal, en als u dit toepast ik β= -1 En dan draait het 180 graden om. Als je stroom levert ik α volgens de wet van de sinus, en ik β volgens de wet van de cosinus van de tijd zal er een roterend magnetisch veld ontstaan. De rotor zal hem volgen en ronddraaien (zoals een kompasnaald de rotatie van een magneet met de hand volgt). Dit basisprincipe werking van een synchrone machine, in in dit geval tweefasig met één paar plussen.
Laten we een grafiek tekenen van het motorkoppel, afhankelijk van de hoekpositie van de rotoras en de stroomvector Is stator - hoekkarakteristiek van een synchrone motor. Deze afhankelijkheid is sinusoïdaal (Figuur 2).

Figuur 2. Hoekkarakteristiek van een synchrone machine (er bestaat hier enige historische verwarring met de tekenen van moment en hoek, daarom wordt de karakteristiek vaak omgekeerd getekend ten opzichte van de horizontale as).

Om deze grafiek in de praktijk te verkrijgen, kunt u een koppelsensor op de rotoras plaatsen en vervolgens een stroomvector inschakelen, bijvoorbeeld door simpelweg stroom toe te passen op fase α. De rotor zal naar de juiste positie draaien, die als nul moet worden beschouwd. Vervolgens moet u via de koppelsensor de rotor "met de hand" draaien, waarbij u de hoek op de grafiek op elk punt vastlegt θ , die werd gedraaid, en het moment dat de sensor dit liet zien. Die. je moet de "magnetische veer" van de motor door de koppelsensor strekken. Het grootste moment bevindt zich in een hoek van 90 graden ten opzichte van de huidige vector (vanaf het begin). De amplitude van het resulterende maximale koppel Mmax is evenredig met de amplitude van de aangelegde stroomvector. Als 1A wordt toegepast, krijgen we bijvoorbeeld M max = 1 N∙m (newton*meter, maateenheid voor koppel), als we 2A toepassen, krijgen we M max = 2 N∙m.

Uit dit kenmerk volgt dat de motor het grootste koppel ontwikkelt wanneer de rotor zich in een hoek van 90° ten opzichte van de stroomvector bevindt. Omdat we bij het maken van een besturingssysteem op een microcontroller het hoogste koppel van de motor willen verkrijgen met een minimum aan verliezen, en verliezen in de eerste plaats de stroom in de wikkelingen zijn, is het het meest rationeel om altijd de stroom in te stellen vector op 90° ten opzichte van het magnetische veld van de rotor, d.w.z. loodrecht op de magneet in Figuur 1. We moeten alles andersom veranderen - de rotor beweegt niet in de richting van de huidige vector die we hebben ingesteld, maar we stellen de huidige vector altijd in op 90 ° ten opzichte van de rotor, ongeacht hoe deze daar roteert , d.w.z. “spijker” de huidige vector aan de rotor. We zullen het motorkoppel regelen aan de hand van de amplitude van de stroom. Hoe groter de amplitude, hoe hoger het koppel. Maar de rotatiefrequentie, de frequentie van de stroom in de wikkelingen is niet langer "onze" zaak - wat er gebeurt, hoe de rotor draait, zo zal het zijn - we regelen het koppel op de as. Vreemd genoeg is dit precies wat we vectorcontrole noemen: wanneer we de statorstroomvector zo regelen dat deze zich in een hoek van 90° bevindt ten opzichte van het magnetische veld van de rotor. Hoewel sommige leerboeken bredere definities geven, tot het punt dat vectorcontrole in het algemeen verwijst naar alle controlewetten waarbij “vectoren” betrokken zijn, maar meestal verwijst vectorcontrole naar precies de bovenstaande controlemethode.

Het bouwen van een vectorcontrolestructuur

Maar hoe wordt vectorbestrijding in de praktijk bereikt? Uiteraard moet je eerst de positie van de rotor weten, zodat je iets hebt om 90° ten opzichte van te meten. De eenvoudigste manier om dit te doen is door de positiesensor zelf op de rotoras te installeren. Dan moet je uitzoeken hoe je een stroomvector kunt creëren, waarbij je de gewenste stromen in fasen behoudt α En β . We passen spanning op de motor toe, geen stroom... Maar omdat we iets willen ondersteunen, moeten we het meten. Daarom heeft u voor vectorbesturing fasestroomsensoren nodig. Vervolgens moet u een vectorbesturingsstructuur samenstellen in de vorm van een programma op een microcontroller die de rest doet. Laten we, zodat deze uitleg er niet uitziet als een instructie over “hoe je een uil tekent”, doorgaan met de duik.
U kunt de stroom met de microcontroller op peil houden met behulp van een softwarematige PI (proportioneel-integrale) stroomregelaar en PWM. Hieronder wordt bijvoorbeeld een structuur met een stroomregelaar voor één fase α weergegeven (Figuur 3).

Figuur 3. Stroomgesloten besturingsstructuur voor één fase

Hier is de huidige instelling ik α_terug– een bepaalde constante, de stroom die we voor deze fase willen aanhouden, bijvoorbeeld 1A. De taak wordt verzonden naar de huidige regelaaropteller, waarvan de onthulde structuur hierboven wordt weergegeven. Als de lezer niet weet hoe de PI-controller werkt, dan helaas. Ik kan er alleen maar iets van aanbevelen. De uitgangsstroomregelaar stelt de fasespanning in U α. De spanning wordt geleverd aan het PWM-blok, dat de duty-cycle-instellingen (vergelijkingsinstellingen) berekent voor de PWM-timers van de microcontroller, die PWM genereren op een brugomvormer van vier schakelaars om dit te genereren U α. Het algoritme kan verschillen, bijvoorbeeld voor positieve spanning is de PWM van het rechter rack evenredig met de spanningsinstelling, de onderste schakelaar is aan de linkerkant gesloten, voor negatieve PWM is de linkerschakelaar gesloten, de onderste schakelaar is gesloten aan de rechterkant. Vergeet niet om dode tijd toe te voegen! Als gevolg hiervan maakt een dergelijke structuur de software tot een ‘stroombron’ ten koste van een spanningsbron: we stellen de waarde in die we nodig hebben ik α_terug, A deze structuur implementeert het met een bepaalde snelheid.

Verder hebben sommige lezers misschien al gedacht dat de vectorbesturingsstructuur slechts een kleine kwestie verwijderd is - je moet twee stroomregelaars installeren, één regelaar voor elke fase, en er een taak op vormen, afhankelijk van de hoek van de rotorpositiesensor ( RPS), d.w.z. b.v. maak zoiets als deze structuur (Figuur 4):

Figuur 4. Onjuiste (naïeve) vectorcontrolestructuur

Dat kun je niet doen. Wanneer de rotor draait, worden de variabelen ik α_terug En ik β_terug zal sinusoïdaal zijn, d.w.z. de taak voor de huidige toezichthouders zal voortdurend veranderen. De snelheid van de controller is niet oneindig, dus wanneer de taak verandert, wordt deze niet onmiddellijk verwerkt. Als de taak voortdurend wordt gewijzigd, zal de toezichthouder deze altijd inhalen en nooit bereiken. En naarmate de rotatiesnelheid van de motor toeneemt, zal de vertraging van de werkelijke stroom ten opzichte van de ingestelde waarde steeds groter worden, totdat de gewenste hoek van 90° tussen de stroom en de rotormagneet er helemaal niet meer op lijkt, en de vector controle houdt op te bestaan. Daarom doen ze het anders. Correcte structuur volgende (Figuur 5):

Figuur 5. Vectorsensorbesturingsstructuur voor tweefasige synchrone machine

Hier zijn twee blokken toegevoegd: BKP_1 en BKP_2: blokken met coördinatentransformaties. Dat doen ze heel erg simpel ding: roteer de invoervector met gespecificeerde hoek. Bovendien verandert BOD_1 in + ϴ en BKP_2 op - ϴ . Dat is het hele verschil tussen hen. In de buitenlandse literatuur worden ze Parktransformaties genoemd. BKP_2 voert coördinatentransformatie uit voor stromen: vanaf vaste assen α En β , gekoppeld aan de motorstator, aan de roterende assen D En Q, vastgemaakt aan de motorrotor (met behulp van de rotorpositiehoek ϴ ). En BKP_1 maakt de omgekeerde transformatie, van het instellen van de spanning langs de assen D En Q maakt de overgang naar de assen α En β . Ik geef geen formules voor het omzetten van coördinaten, maar ze zijn eenvoudig en heel gemakkelijk te vinden. Eigenlijk is er niets ingewikkelder dan schoolgeometrie (Figuur 6):

Figuur 6. Coördinatietransformaties van vaste assen α en β, gekoppeld aan de motorstator, naar roterende assen. D En Q, vastgebonden aan de rotor

Dat wil zeggen, in plaats van de instellingen van de regelaars te ‘roteren’ (zoals het geval was in de vorige structuur), roteren hun in- en uitgangen, en werken de regelaars zelf in statische modus: stromen D, Q en de uitgangen van de controllers in stabiele toestand zijn constant. Assen D En Q roteren samen met de rotor (aangezien ze worden geroteerd door een signaal van de rotorpositiesensor), terwijl de asregelaar Q regelt precies de stroom die ik aan het begin van het artikel “loodrecht op het rotorveld” noemde, dat wil zeggen, het is een koppelgenererende stroom, en de stroom D is uitgelijnd met de “rotormagneet”, dus we hebben deze niet nodig en we stellen deze gelijk aan nul. Deze structuur is vrij van het nadeel van de eerste structuur: de huidige toezichthouders weten niet eens dat er ergens iets draait. Ze werken in een statische modus: ze hebben elk van hun stromen aangepast, de gespecificeerde spanning bereikt - en dat is het, net als de rotor, ren niet voor ze weg, ze zullen er niet eens van weten: al het werk van draaien gebeurt door coördinatentransformatieblokken.

Om “op de vingers” uit te leggen, kun je een analogie geven.

Laat het voor lineair verkeer bijvoorbeeld een stadsbus zijn. Hij accelereert voortdurend, vertraagt vervolgens, gaat dan achteruit en gedraagt zich over het algemeen zoals hij wil: het is een motorrotor. Bovendien zit je in een auto in de buurt en rijd je parallel: het is jouw taak om precies in het midden van de bus te staan: “houd 90°”, jij bent de huidige toezichthouders. Als de bus voortdurend van snelheid verandert, moet u ook de snelheid dienovereenkomstig aanpassen en voortdurend in de gaten houden. Maar nu zullen we “vectorcontrole” voor u doen. Je klom in de bus, ging in het midden staan en hield je vast aan de leuning - ren net als de bus niet weg, je kunt gemakkelijk de taak aan om 'in het midden van de bus te zitten'. Op dezelfde manier leven de huidige regelaars, die "rollen" in de roterende assen d, q van de rotor, een gemakkelijk leven.

De bovenstaande structuur werkt echt en wordt gebruikt in moderne elektrische aandrijvingen. Alleen mist het een hele reeks kleine “verbeteringen”, zonder welke het niet langer gebruikelijk is om het door te voeren, zoals compensatie voor dwarsverbindingen, verschillende beperkingen, veldverzwakking, enz. Maar dit is het basisprincipe.

En als u niet het aandrijfkoppel, maar toch de snelheid (de juiste hoeksnelheid, rotatiefrequentie) wilt regelen? Welnu, dan installeren we nog een PI-controller - een snelheidsregelaar (RS). We passen een snelheidscommando toe op de ingang en aan de uitgang hebben we een koppelcommando. Sinds de asstroom Q evenredig is met het koppel, en om het te vereenvoudigen kan de uitgang van de snelheidsregelaar rechtstreeks naar de ingang van de asstroomregelaar worden gevoerd Q, zoals deze (Afbeelding 7):

Figuur 7. Snelheidsregelaar voor vectorregeling
Hier verandert de SI, de intensiteitsregelaar, soepel zijn vermogen, zodat de motor in het gewenste tempo accelereert en pas op volle kracht rijdt als de snelheid is ingesteld. Huidige snelheid ω overgenomen van de rotorpositiesensor-handler, sindsdien ω dit is de afgeleide van de hoekpositie ϴ . Nou ja, of je kunt eenvoudigweg de tijd tussen sensorpulsen meten...

Hoe doe je hetzelfde voor een driefasige motor? Nou ja, eigenlijk niets bijzonders, voeg nog een blok toe en verander de PWM-module (Figuur 8).

Figuur 8. Vectorsensorbesturingsstructuur voor driefasige synchrone machine

Driefasige stromen dienen, net als tweefasige stromen, één doel: het creëren van een statorstroomvector Is, gericht in de gewenste richting en met de gewenste amplitude. Dat is waarom driefasige stromen u kunt ze eenvoudigweg ombouwen naar tweefasig, en dan hetzelfde besturingssysteem laten staan dat al is gemonteerd voor een tweefasige machine. In de Engelstalige literatuur wordt zo’n ‘herberekening’ Clarke-transformatie genoemd (Edith Clarke is zij), in ons land heet het fasetransformaties. In de structuur in figuur 8 wordt dit dienovereenkomstig gedaan door het fasetransformatieblok. Ze worden opnieuw gedaan met behulp van de geometriecursus op school (Figuur 9):

Figuur 9. Faseconversies - van drie fasen naar twee. Voor het gemak nemen we aan dat de amplitude van de vector Is gelijk is aan de amplitude van de stroom in de fase

Ik denk dat er geen commentaar nodig is. Een paar woorden over de stroom van fase C. Het is niet nodig om daar een stroomsensor te installeren, aangezien de drie fasen van de motor in een ster zijn verbonden, en volgens de wet van Kirchhoff moet alles wat door twee fasen stroomt eruit stromen. de derde (tenzij er natuurlijk een gat in je motorisolatie zit en de helft niet ergens op de behuizing lekt), daarom wordt de stroom van fase C berekend als de scalaire som van de stromen van fasen A en B met een minteken. Hoewel er soms een derde sensor wordt geïnstalleerd om meetfouten te verminderen.

Een volledige herwerking van de PWM-module is ook vereist. Voor driefasige motoren wordt doorgaans een driefasige omvormer met zes schakelaars gebruikt. In de figuur arriveert het spanningscommando nog steeds in tweefasige assen. Binnen de PWM-module kan dit met behulp van omgekeerde fasetransformaties worden omgezet in spanningen van fasen A, B, C, die op dit moment op de motor moeten worden toegepast. Maar wat nu te doen... Opties zijn mogelijk. Een naïeve methode is om voor elk omvormerrek een duty-cycle in te stellen die evenredig is aan de gewenste spanning plus 0,5. Dit wordt sinusgolf-PWM genoemd. Dit is precies de methode die de auteur gebruikte in habrahabr.ru/post/128407. Alles is goed in deze methode, behalve dat deze methode de spanningsomvormer onderbenut zal maken - d.w.z. de maximale spanning die wordt verkregen zal lager zijn dan wat u zou kunnen krijgen als u een meer geavanceerde PWM-methode zou gebruiken.

Laten we de wiskunde doen. Laat u een klassieke frequentieomvormer hebben, aangedreven door industriële driefasig netwerk 380V 50Hz. Hier is 380V lineair (tussen fasen) effectieve spanning. Omdat de omzetter een gelijkrichter bevat, zal deze deze spanning gelijkrichten en zal de DC-bus een spanning hebben die gelijk is aan de lineaire amplitudespanning, d.w.z. 380∙√2=540V Gelijkstroom spanning(Door ten minste geen belasting). Als we een sinusoïdaal berekeningsalgoritme toepassen in de PWM-module, dan is de amplitude maximaal fase spanning, wat we kunnen doen, zal gelijk zijn aan de helft van de spanning op de DC-bus, d.w.z. 540/2=270V. Laten we omrekenen naar effectieve fase: 270/√2=191V. En nu naar de huidige lineaire: 191∙√3=330V. Nu kunnen we vergelijken: er kwam 380V binnen, maar er kwam 330V uit... En met dit type PWM kun je niets anders doen. Om dit probleem te corrigeren wordt het zogenaamde vectortype PWM gebruikt. De output zal opnieuw 380V zijn (idealiter, zonder rekening te houden met alle spanningsdalingen). Vector PWM heeft niets te maken met vectorbesturing van een elektromotor. Het is alleen zo dat de grondgedachte ervan weer een beetje schoolgeometrie gebruikt, en daarom wordt het vector genoemd. Zijn werk is echter niet met de vingers uit te leggen, daarom verwijs ik de lezer naar boeken (aan het einde van het artikel) of naar Wikipedia. Ik kan u ook een beeld geven dat enigszins duidt op het verschil in de werking van sinusoïdale en vector-PWM (Figuur 10):

Figuur 10. Verandering in fasepotentialen voor scalaire en vector-PWM

Soorten positiesensoren

Welke positiesensoren worden trouwens gebruikt voor vectorbesturing? Er zijn vier soorten sensoren die het meest worden gebruikt. Dit zijn een kwadratuur-incrementele encoder, een op Hall-elementen gebaseerde encoder, een absolute positie-encoder en een synchrone encoder.
Kwadratuur-encoder geeft niet de absolute positie van de rotor aan - door zijn impulsen kun je alleen bepalen hoe ver je hebt gereisd, maar niet waar en van waar (hoe het begin en het einde verband houden met de locatie van de rotormagneet). Daarom is het niet geschikt voor vectorbesturing van een synchrone machine. Het referentiemerk (index) redt de situatie een beetje - er is er maar één per mechanische omwenteling, als je die bereikt, wordt de absolute positie bekend en kun je met behulp van een kwadratuursignaal al tellen hoeveel je hebt gereden. Maar hoe bereik je dit punt aan het begin van het werk? Over het algemeen is dit niet altijd lastig.
Hall-elementsensor- Dit is een ruwe sensor. Hij produceert slechts enkele pulsen per omwenteling (afhankelijk van het aantal Hall-elementen; bij driefasige motoren zijn dat er meestal drie, dus zes pulsen), waardoor je de positie in absolute waarde, maar met een lage nauwkeurigheid. Nauwkeurigheid is meestal voldoende om de hoek van de stroomvector zo te houden dat de motor in ieder geval vooruit beweegt en niet achteruit, maar het koppel en de stromen zullen pulseren. Als de motor is versneld, kunt u het signaal van de sensor in de loop van de tijd programmatisch extrapoleren, d.w.z. construeer een lineair variërende hoek vanuit een ruwe discrete hoek. Dit gebeurt in de veronderstelling dat de motor ca. constante snelheid, zoiets als dit (Figuur 11):

Figuur 11. Werking van een Hall-elementpositiesensor voor een driefasige machine en extrapolatie van het signaal ervan

Vaak wordt bij servomotoren een combinatie van een encoder en een Hall-effectsensor gebruikt. In dit geval kunt u er een maken softwaremodule hun verwerking, waardoor de nadelen van beide worden geëlimineerd: extrapoleer de hierboven gegeven hoek, maar niet op basis van de tijd, maar op basis van markeringen van de encoder. Die. Binnen de Hall-sensor werkt een encoder van rand tot rand, en elke Hall-rand initialiseert duidelijk de huidige absolute hoekpositie. In dit geval zal alleen de eerste beweging van de aandrijving niet optimaal zijn (niet bij 90°), totdat deze de voorkant van de Hall-sensor bereikt. Een apart probleem in dit geval is de verwerking van niet-idealiteiten van beide sensoren - zelden rangschikt iemand de Hall-elementen symmetrisch en gelijkmatig...

In nog duurdere toepassingen gebruiken ze absolute encoder met een digitale interface (absolute encoder), die onmiddellijk de absolute positie levert en waarmee u de hierboven beschreven problemen kunt vermijden.

Als de elektromotor erg heet is, maar ook als dat nodig is verhoogde nauwkeurigheid hoekmetingen, gebruik “analoog” synchrone sensor(resolver, roterende transformator). Dit is een kleine elektrische machine die als sensor wordt gebruikt. Stel je voor dat er in de synchrone machine die we in figuur 1 hebben bekeken, in plaats van magneten een andere spoel zit, waarop we toepassen hoogfrequent signaal. Als de rotor horizontaal staat, wordt het signaal alleen in de fasestatorspoel geïnduceerd α , indien verticaal - dan alleen in β Als je hem 180 draait, verandert de fase van het signaal en in tussenliggende posities wordt het zowel hier als daar geïnduceerd volgens de sinus-cosinuswet. Door de signaalamplitude in twee spoelen te meten kan dus ook uit de verhouding van deze amplitude en de faseverschuiving de positie worden bepaald. Door een dergelijke machine als sensor op de hoofdmachine te installeren, kunt u de positie van de rotor achterhalen.
Er zijn nog veel meer exotische positiesensoren, vooral voor toepassingen met ultrahoge precisie, zoals het maken van elektronische chips. Die zijn er al fysieke verschijnselen, gewoon om de positie zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Wij zullen ze niet overwegen.

Vereenvoudiging van vectorcontrole

Zoals je begrijpt is vectorbesturing behoorlijk veeleisend: geef het positiesensoren, stroomsensoren, PWM-vectorbesturing en geen microcontroller om al deze wiskunde te berekenen. Daarom is het voor eenvoudige toepassingen vereenvoudigd. Om te beginnen kunt u de positiesensor elimineren door sensorloze vectorbesturing te maken. Gebruik hiervoor wat meer wiskundige magie, gelegen in de gele rechthoek (Figuur 12):

Figuur 12. Sensorloze vectorbesturingsstructuur

Een waarnemer is een blok dat informatie ontvangt over de spanning die op de motor wordt toegepast (bijvoorbeeld van een taak op een PWM-module) en over de stromen in de motor van sensoren. In de waarnemer bevindt zich een model van een elektromotor, die grofweg probeert zijn stromen in de stator aan te passen aan die gemeten door een echte motor. Als het haar lukt, kunnen we aannemen dat de positie van de rotor die in de as wordt gesimuleerd ook samenvalt met de echte en kan worden gebruikt voor de behoeften van vectorcontrole. Welnu, dit is natuurlijk volledig vereenvoudigd. Er zijn talloze soorten waarnemers zoals deze. Elke afgestudeerde student die gespecialiseerd is in elektrische aandrijvingen probeert zijn eigen aandrijving uit te vinden, die op de een of andere manier beter is dan andere. Het basisprincipe is het monitoren van de EMF van de elektromotor. Daarom is een sensorloos regelsysteem meestal slechts relatief lang operationeel hoge frequentie rotatie, waar de EMF groot is. Het heeft ook een aantal nadelen vergeleken met de aanwezigheid van een sensor: je moet de motorparameters kennen, de snelheid van de aandrijving is beperkt (als de rotatiesnelheid sterk verandert, heeft de waarnemer misschien geen tijd om deze te volgen en “liegen "voor een tijdje, of zelfs" volledig "uit elkaar vallen"), het opzetten van een waarnemer is een hele procedure; vanwege de hoogwaardige werking moet je precies de spanning op de motor weten, de stromen nauwkeurig meten, enz.

Er is nog een vereenvoudigingsoptie. U kunt bijvoorbeeld een zogenaamde “auto-switching” uitvoeren. In dit geval weigeren ze voor een driefasige motor complexe methode PWM verlaten ze de complexe vectorstructuur en beginnen ze eenvoudigweg de motorfasen in te schakelen met behulp van een positiesensor op Hall-elementen, soms zelfs zonder enige stroombeperking. De stroom in de fasen is niet sinusvormig, maar trapeziumvormig, rechthoekig of zelfs meer vervormd. Maar ze proberen ervoor te zorgen dat de gemiddelde stroomvector nog steeds een hoek van 90 graden maakt ten opzichte van de ‘rotormagneet’ door het moment te kiezen waarop de fasen worden ingeschakeld. Tegelijkertijd is het bij het inschakelen van de fase onder spanning niet bekend wanneer de stroom in de motorfase zal toenemen. Bij een lage rotatiesnelheid doet hij dit sneller, bij een hoge snelheid, waar de EMF van de machine interfereert, doet hij dit langzamer; de snelheid waarmee de stroom toeneemt, hangt ook af van de inductantie van de motor, enz. Daarom zelfs de fasen precies insluiten juiste moment tijd is het helemaal geen feit dat de gemiddelde stroomvector zich zal bevinden op de juiste plaats en met de vereiste fase kan het vooruit of achteruit gaan ten opzichte van de optimale 90 graden. Daarom wordt in dergelijke systemen een instelling voor 'schakelvervroeging' geïntroduceerd - in wezen alleen de tijd, hoeveel eerder spanning moet worden toegepast op de motorfase, zodat uiteindelijk de fase van de stroomvector dichter bij 90 graden komt. Simpel gezegd wordt dit ‘timing instellen’ genoemd. Omdat de stroom in een elektromotor tijdens autocommutatie niet sinusoïdaal is, zal het koppel op de as pulseren als je de hierboven besproken sinusoïdale machine neemt en deze op deze manier bestuurt. Daarom wordt bij motoren die zijn ontworpen voor autocommutatie de magnetische geometrie van de rotor en de stator vaak op een speciale manier veranderd om ze geschikter te maken voor dit soort besturing: de EMF van dergelijke machines is trapeziumvormig gemaakt, waardoor ze beter werken in automatische commutatiemodus. Synchrone machines die zijn geoptimaliseerd voor autocommutatie worden borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC) of in het Engels BLDC (Brushless Direct Current Motor) genoemd. De automatische commutatiemodus wordt ook vaak de klepmodus genoemd, en de motoren die ermee werken zijn van het kleptype. Maar het is allemaal eenvoudig verschillende namen, die op geen enkele manier de essentie raken (maar ervaren elektrische aandrijvingen hebben vaak last van CPGS in zaken die met deze namen te maken hebben). Er is een goede video die het werkingsprincipe van dergelijke machines illustreert. Het toont een omgekeerde motor, met de rotor aan de buitenkant en de stator aan de binnenkant:

Maar er is een reeks artikelen over dergelijke motoren en de hardware van het besturingssysteem.

Je kunt voor nog meer vereenvoudiging gaan. Schakel de wikkelingen zo dat er altijd één fase “vrij” is en er geen PWM op wordt toegepast. Dan is het mogelijk om de EMF (spanning geïnduceerd in de fasespoel) te meten, en wanneer deze spanning door nul gaat, gebruik dit dan als signaal van de rotorpositiesensor, omdat de fase van deze geïnduceerde spanning precies afhangt van de positie van de rotor. Dit resulteert in sensorloze auto-commutatie, die veel wordt gebruikt in verschillende eenvoudige aandrijvingen, bijvoorbeeld in ‘regelaars’ voor propellers van vliegtuigmodellen. Er moet aan worden herinnerd dat de EMF van de machine alleen verschijnt bij een relatief hoge rotatiesnelheid. Daarom schakelen dergelijke besturingssystemen om te starten eenvoudigweg langzaam van fase, in de hoop dat de motorrotor de geleverde stroom zal volgen. Zodra de EMF verschijnt, wordt de automatische commutatiemodus geactiveerd. Daarom is een sensorloos systeem (zo eenvoudig en meestal ook complex) niet geschikt voor taken waarbij de motor koppel moet kunnen ontwikkelen bij snelheden van bijna nul, bijvoorbeeld voor de tractieaandrijving van een auto (of het model daarvan) , een servoaandrijving van een bepaald mechanisme, enz. p. Maar het sensorloze systeem is met succes geschikt voor pompen en ventilatoren, waar het wordt gebruikt.

Maar soms maken ze zelfs nog grotere vereenvoudigingen. U kunt de microcontroller, sleutels, positiesensoren en andere zaken volledig achterwege laten door fasen te schakelen met een speciale mechanische schakelaar (Figuur 13):

Figuur 13. Mechanische schakelaar voor het schakelen van wikkelingen

Tijdens het draaien schakelt de rotor zelf de delen van de wikkelingen om, waardoor de spanning die erop wordt toegepast verandert, terwijl er wisselstroom in de rotor vloeit. De commutator is zo gepositioneerd dat de magnetische flux van de rotor en de stator weer bijna 90 graden bedraagt om een maximaal koppel te bereiken. Dergelijke motoren worden naïef gelijkstroommotoren genoemd, maar volkomen onterecht: binnen, na de collector, is de stroom nog steeds wisselend!

Conclusie

Alle elektrische machines werken op een vergelijkbare manier. In de theorie van elektrische aandrijvingen bestaat zelfs het concept van een ‘gegeneraliseerde elektrische machine’, waartoe het werk van anderen wordt gereduceerd. De praktijkgerichte uitleg in het artikel kan op geen enkele manier dienen als een praktische gids voor het schrijven van microcontrollercode. Het artikel bespreekt goed of één procent van de informatie die nodig is om echte vectorbestrijding te implementeren. Om iets in de praktijk te kunnen doen, moet je in de eerste plaats TAU kennen, tenminste op het niveau van begrijpen hoe de PI-controller werkt. Dan moet je nog steeds de wiskundige beschrijving van zowel de synchrone machine als de synthese van vectorbesturing bestuderen. Bestudeer ook vector-PWM, ontdek wat poolparen zijn, maak kennis met de soorten machinewikkelingen, enz. Dit kan gedaan worden in het nieuwste boek “Anuchin A.S. MPEI, 2015”, evenals in “Kalachev Yu. N. Vectorregulering (praktijknotities)”. De lezer moet worden gewaarschuwd om niet in de formules van ‘oude’ leerboeken over aandrijvingen te duiken, waarbij de nadruk vooral ligt op het overwegen van de kenmerken van elektromotoren wanneer ze rechtstreeks worden gevoed vanuit een driefasig industrieel netwerk, zonder enige microcontrollers en positiesensoren. Het gedrag van de motoren wordt in dit geval beschreven door complexe formules en afhankelijkheden, maar voor het probleem van vectorcontrole zijn ze van vrijwel geen nut (als ze alleen worden bestudeerd voor zelfontwikkeling). Je moet vooral voorzichtig zijn met de aanbevelingen uit oude leerboeken, waar bijvoorbeeld wordt gezegd dat een synchrone machine niet op het maximale koppel mag werken, omdat de werking daar onstabiel is en dreigt om te vallen - dit alles is 'slecht advies'. ” voor vectorcontrole.

Op welke microcontroller u een volwaardige vectorbesturing kunt maken, lees bijvoorbeeld in ons artikel Nieuwe microcontroller voor binnenlandse motorbesturing K1921VK01T JSC NIIET, en hoe u deze kunt debuggen in het artikel Methoden voor het debuggen van microcontrollersoftware in een elektrische aandrijving. Bezoek ook eens onze website: daar staan met name twee saaie video's, die in de praktijk laten zien hoe je een PI-stroomregelaar opzet, en hoe een stroomgesloten en vectorsensorloze besturingsstructuur werkt. Bovendien kunt u een foutopsporingskit aanschaffen met een kant-en-klare sensorvectorbesturingsstructuur op een huishoudelijke microcontroller.

P.S.
Ik bied mijn excuses aan aan de experts voor de niet geheel correcte behandeling van sommige termen, in het bijzonder de termen “flow”, “flux linkage”, “magnetisch veld” en andere - eenvoud vereist opoffering...

Volgens de laatste statistieken wordt ongeveer 70% van alle opgewekte elektriciteit in de wereld verbruikt door elektrische aandrijvingen. En elk jaar groeit dit percentage.

Met een correct geselecteerde methode voor het besturen van een elektromotor is het mogelijk om maximale efficiëntie en maximaal koppel op de as van de elektrische machine te verkrijgen, en tegelijkertijd zullen de algehele prestaties van het mechanisme toenemen. Efficiënt werkende elektromotoren verbruiken een minimum aan elektriciteit en zorgen voor een maximaal rendement.

Bij elektromotoren aangedreven door een inverter zal het rendement grotendeels afhangen van de gekozen regelmethode elektrische machine. Alleen door de voordelen van elke methode te begrijpen, kunnen ingenieurs en ontwerpers van aandrijfsystemen de maximale prestaties uit elke besturingsmethode halen.
Inhoud:

Controlemethoden

Veel mensen die werkzaam zijn op het gebied van automatisering, maar niet nauw betrokken zijn bij de ontwikkeling en implementatie van elektrische aandrijfsystemen, zijn van mening dat de besturing van elektrische motoren bestaat uit een reeks opdrachten die worden ingevoerd via een interface vanaf een bedieningspaneel of pc. Ja, vanuit het oogpunt van de algehele managementhiërarchie geautomatiseerd systeem dit klopt, maar er zijn nog steeds manieren om de elektromotor zelf te besturen. Het zijn deze methoden die de maximale impact zullen hebben op de prestaties van het hele systeem.

Voor asynchrone elektromotoren die op een frequentieomvormer zijn aangesloten, zijn er vier belangrijke besturingsmethoden:

U/f – volt per hertz;
U/f met encoder;
Vectorcontrole met open lus;
Vectorcontrole met gesloten lus;

Alle vier de methoden maken gebruik van PWM-pulsbreedtemodulatie, die de breedte van een vast signaal verandert door de duur van de pulsen te variëren om een analoog signaal te creëren.

Pulsbreedtemodulatie wordt op de frequentieomvormer toegepast door gebruik te maken van een vaste DC-busspanning. door snel openen en sluitingen (beter gezegd: schakelen) genereren uitgangspulsen. Door de breedte van deze pulsen te variëren, wordt aan de uitgang een “sinusgolf” verkregen. vereiste frequentie. Zelfs als de vorm van de uitgangsspanning van de transistors gepulseerd is, wordt de stroom nog steeds verkregen in de vorm van een sinusoïde, omdat de elektromotor een inductantie heeft die de vorm van de stroom beïnvloedt. Alle besturingsmethoden zijn gebaseerd op PWM-modulatie. Het verschil tussen de besturingsmethoden ligt alleen in de methode voor het berekenen van de spanning die aan de elektromotor wordt geleverd.

In dit geval vertegenwoordigt de draaggolffrequentie (rood weergegeven) de maximale schakelfrequentie van de transistors. De draaggolffrequentie voor omvormers ligt doorgaans in het bereik van 2 kHz - 15 kHz. De frequentiereferentie (blauw weergegeven) is het referentiesignaal van de uitgangsfrequentie. Voor omvormers toepasbaar in conventionele systemen elektrische aandrijvingen liggen in de regel in het bereik van 0 Hz – 60 Hz. Wanneer signalen van twee frequenties op elkaar worden gesuperponeerd, wordt een signaal afgegeven om de transistor (aangegeven in zwart) te openen, die voedingsspanning aan de elektromotor levert.

U/F-besturingsmethode

Volt-per-Hz-regeling, meestal U/F genoemd, is misschien wel de eenvoudigste regelmethode. Vanwege zijn eenvoud wordt het vaak gebruikt in eenvoudige elektrische aandrijfsystemen minimale hoeveelheid parameters die nodig zijn voor de werking. Deze controlemethode vereist geen verplichte installatie encoder en verplichte instellingen voor frequentieregelaar (maar aanbevolen). Dit leidt tot lagere kosten voor hulpapparatuur (sensoren, feedbackdraden, relais, enz.). U/F-besturing wordt vrij vaak gebruikt in hoogfrequente apparatuur, bijvoorbeeld in CNC-machines om de rotatie van de spil aan te drijven.

Het model met constant koppel heeft een constant koppel over het gehele toerentalbereik met dezelfde U/F-verhouding. Het model met variabele koppelverhouding heeft meer lage spanning voeding bij lage snelheden. Dit is nodig om verzadiging van de elektrische machine te voorkomen.

U/F is de enige manier om de snelheid van een asynchrone elektromotor te regelen, waardoor meerdere elektrische aandrijvingen vanaf één frequentieomvormer kunnen worden aangestuurd. Dienovereenkomstig starten en stoppen alle machines gelijktijdig en werken ze op dezelfde frequentie.

Maar deze controlemethode heeft verschillende beperkingen. Als u bijvoorbeeld de U/F-besturingsmethode zonder encoder gebruikt, is er absoluut geen zekerheid dat de as van een asynchrone machine draait. Bovendien is het startkoppel van een elektrische machine met een frequentie van 3 Hz beperkt tot 150%. Ja, het beperkte koppel is ruim voldoende voor de meeste bestaande apparatuur. Bijna alle ventilatoren en pompen maken bijvoorbeeld gebruik van de U/F-regelmethode.

Deze methode is relatief eenvoudig vanwege de lossere specificatie. Snelheidsregeling ligt doorgaans in het bereik van 2% - 3% van de maximale uitgangsfrequentie. De snelheidsrespons wordt berekend voor frequenties boven 3 Hz. De reactiesnelheid van de frequentieomvormer wordt bepaald door de snelheid waarmee hij reageert op veranderingen in de referentiefrequentie. Hoe hoger de reactiesnelheid, hoe sneller de elektrische aandrijving zal reageren op veranderingen in de snelheidsinstelling.

Het snelheidsregelbereik bij gebruik van de U/F-methode is 1:40. Vermenigvuldig deze verhouding met het maximum werkfrequentie elektrische aandrijving, wij snappen de waarde minimale frequentie, waarop een elektrische machine kan werken. Bijvoorbeeld als maximale waarde frequentie is 60 Hz en het bereik is dan 1:40 minimale waarde frequentie zal 1,5 Hz zijn.

Het U/F-patroon bepaalt de relatie tussen frequentie en spanning tijdens bedrijf van een frequentieomvormer. Volgens dit zal de curve voor het instellen van de rotatiesnelheid (motorfrequentie) naast de frequentiewaarde ook de spanningswaarde bepalen die wordt geleverd aan de klemmen van de elektrische machine.

Operators en technici kunnen kiezen vereiste sjabloon U/F-regeling met één parameter in een moderne frequentieomvormer. Vooraf geïnstalleerde sjablonen zijn al geoptimaliseerd voor specifieke toepassingen. Er zijn ook mogelijkheden om uw eigen sjablonen te maken die worden geoptimaliseerd voor een specifieke frequentieomvormer of elektromotorsysteem.

Apparaten zoals ventilatoren of pompen hebben een belastingskoppel dat afhankelijk is van hun rotatiesnelheid. Het variabele koppel (foto hierboven) van het U/F-patroon voorkomt besturingsfouten en verbetert de efficiëntie. Dit besturingsmodel vermindert de magnetiserende stromen bij lage frequenties door de spanning op de elektrische machine te verlagen.

Mechanismen met constant koppel, zoals transportbanden, extruders en andere apparatuur, gebruiken een methode voor constant koppelcontrole. Bij constante belasting is dit noodzakelijk volledige stroom magnetisatie bij alle snelheden. Dienovereenkomstig heeft de karakteristiek een rechte helling over het gehele snelheidsbereik.

U/F-besturingsmethode met encoder

Als het nodig is om de nauwkeurigheid van de toerentalregeling te vergroten, wordt een encoder aan het besturingssysteem toegevoegd. Door de introductie van snelheidsfeedback met behulp van een encoder kunt u de regelnauwkeurigheid verhogen tot 0,03%. Uitgangsspanning zal nog worden bepaald gegeven sjabloon U/F.

Deze controlemethode wordt niet veel gebruikt, omdat de voordelen die deze biedt in vergelijking met standaard kenmerken U/F is minimaal. Startkoppel, reactiesnelheid en toerentalregelbereik zijn allemaal identiek aan standaard U/F. Wanneer de bedrijfsfrequenties toenemen, kunnen er bovendien problemen optreden met de werking van de encoder, omdat deze een beperkt aantal omwentelingen heeft.

Vectorcontrole met open lus

Open-loop vectorregeling (VC) wordt gebruikt voor een bredere en meer dynamische snelheidsregeling van een elektrische machine. Bij het starten vanaf een frequentieomvormer kunnen elektromotoren een startkoppel ontwikkelen van 200% van het nominale koppel bij een frequentie van slechts 0,3 Hz. Dit breidt de lijst met mechanismen waarbij een asynchrone elektrische aandrijving met vectorbesturing kan worden gebruikt aanzienlijk uit. Met deze methode kunt u ook het koppel van de machine in alle vier de kwadranten regelen.

Het koppel wordt beperkt door de motor. Dit is nodig om schade aan apparatuur, machines of producten te voorkomen. De waarde van koppels is verdeeld in vier verschillende kwadranten, afhankelijk van de draairichting van de elektrische machine (vooruit of achteruit) en afhankelijk van of de elektromotor werkt. Er kunnen voor elk kwadrant afzonderlijk limieten worden ingesteld, maar de gebruiker kan ook het totale koppel in de frequentieomvormer instellen.

De motormodus van een asynchrone machine zal ervoor zorgen dat het magnetische veld van de rotor achterblijft bij het magnetische veld van de stator. Als het magnetische veld van de rotor het magnetische veld van de stator begint te overtreffen, gaat de machine naar de regeneratieve remmodus met vrijgave van energie; met andere woorden, de asynchrone motor schakelt over naar de generatormodus.

Een machine voor het afsluiten van flessen kan bijvoorbeeld gebruik maken van koppelbegrenzing in kwadrant 1 (voorwaartse richting met positief koppel) om te voorkomen dat een flesdop te vast wordt aangedraaid. Het mechanisme beweegt naar voren en gebruikt het positieve koppel om de dop van de fles vast te draaien. Maar een apparaat zoals een lift met een contragewicht dat zwaarder is dan de lege cabine, zal kwadrant 2 gebruiken (omgekeerde rotatie en positief koppel). Als de cabine naar de bovenste verdieping stijgt, is het koppel tegengesteld aan de snelheid. Dit is nodig om de stijgsnelheid te beperken en te voorkomen vrije val contragewicht, omdat dit zwaarder is dan de cabine.

Met stroomfeedback in deze frequentieomvormers kunt u limieten instellen voor het koppel en de stroom van de elektromotor, aangezien naarmate de stroom toeneemt, ook het koppel toeneemt. De uitgangsspanning van de omvormer kan naar boven veranderen als het mechanisme de toepassing van een groter koppel vereist, of afnemen als het maximale koppel wordt bereikt. geldige waarde. Dit maakt het vectorbesturingsprincipe van een asynchrone machine flexibeler en dynamischer vergeleken met het U/F-principe.

Bovendien hebben frequentieomvormers met vectorbesturing en open lus een snellere snelheidsrespons van 10 Hz, wat het mogelijk maakt om deze te gebruiken in mechanismen met schokbelastingen. Bij steenbrekers verandert de belasting bijvoorbeeld voortdurend en is afhankelijk van het volume en de afmetingen van het steen dat wordt verwerkt.

In tegenstelling tot het U/F-besturingspatroon gebruikt vectorbesturing een vectoralgoritme om het maximum te bepalen effectieve spanning werking van de elektromotor.

Vectorbesturing van de VU lost dit probleem op vanwege de aanwezigheid van feedback op de motorstroom. In de regel wordt stroomfeedback gegenereerd door de interne stroomtransformatoren van de frequentieomvormer zelf. Met behulp van de verkregen stroomwaarde berekent de frequentieomvormer het koppel en de flux van de elektrische machine. De basismotorstroomvector wordt wiskundig opgesplitst in een vector van magnetiserende stroom (I d) en koppel (I q).

Met behulp van de gegevens en parameters van de elektrische machine berekent de omvormer de vectoren van de magnetiserende stroom (I d) en het koppel (I q). Om te bereiken maximale prestaties moet de frequentieomvormer I d en I q gescheiden houden met een hoek van 90 0. Dit is belangrijk omdat sin 90 0 = 1, en een waarde van 1 vertegenwoordigt de maximale koppelwaarde.

Over het algemeen zorgt vectorbesturing van een inductiemotor voor een strakkere controle. De snelheidsregeling bedraagt ongeveer ±0,2% van de maximale frequentie en het regelbereik bedraagt 1:200, waardoor het koppel behouden kan blijven bij lage snelheden.

Vectorfeedbackcontrole

Feedbackvectorregeling gebruikt hetzelfde regelalgoritme als open-lus VAC. Het belangrijkste verschil is de aanwezigheid van een encoder, waardoor de frequentieomvormer een startkoppel van 200% kan ontwikkelen bij 0 tpm. Dit punt is eenvoudigweg nodig om een eerste moment te creëren bij het verlaten van liften, kranen en andere hefwerktuigen, om verzakking van de last te voorkomen.

Door de aanwezigheid van een snelheidsfeedbacksensor kunt u de responstijd van het systeem verhogen tot meer dan 50 Hz en het snelheidsregelbereik uitbreiden tot 1:1500. Bovendien kunt u door de aanwezigheid van feedback niet de snelheid van de elektrische machine regelen, maar het koppel. Bij sommige mechanismen is de koppelwaarde van groot belang. Bijvoorbeeld wikkelmachines, verstoppingsmechanismen en andere. Bij dergelijke apparaten is het noodzakelijk om het koppel van de machine te regelen.

Meest bekende methode energiebesparing - verlaging van de rotatiesnelheid van de AC-motor. Omdat het vermogen evenredig is met de derde macht van de assnelheid, kan een kleine snelheidsvermindering tot aanzienlijke energiebesparingen leiden. Iedereen begrijpt hoe relevant dit is voor de productie. Maar hoe bereik je dit? We zullen deze en andere vragen beantwoorden, maar laten we eerst praten over de soorten besturing van asynchrone motoren.

De AC-elektrische aandrijving is een elektromechanisch systeem dat als basis dient voor de meeste technologische processen. Belangrijke rol het behoort tot de frequentieomvormer (FC), wat overeenkomt met de titel “de hoofdviool van het duet spelen” – de asynchrone motor (IM).

Een stukje elementaire natuurkunde

Van school hebben we een duidelijk idee dat spanning het potentiaalverschil is tussen twee punten, en dat frequentie een waarde is die gelijk is aan het aantal perioden dat de stroom letterlijk in een seconde kan passeren.

Als onderdeel van het technologische proces is het vaak nodig om de bedrijfsparameters van het netwerk te wijzigen. Voor dit doel zijn er frequentieomvormers: scalair en vector. Waarom worden ze zo genoemd? Laten we beginnen met het feit dat de bijzondere kenmerken van elk type duidelijk worden uit de naam. Laten we de basisprincipes van de elementaire natuurkunde onthouden en onszelf toestaan de IF voor de eenvoud korter te noemen. "Vectornik" heeft een bepaalde richting en gehoorzaamt aan de regels van vectoren. “Scalarnik” heeft dit allemaal niet, dus het algoritme om het te besturen is natuurlijk heel eenvoudig. Het lijkt erop dat de namen al bekend zijn. Nu over hoe anders fysieke hoeveelheden van wiskundige formules met elkaar verbonden.

Weet je nog dat zodra de snelheid afneemt, het koppel toeneemt en omgekeerd? Dus, dan meer rotatie rotor, hoe groter de flux door de stator zal gaan, en bijgevolg hoe groter de spanning zal worden geïnduceerd.

Hetzelfde principe ligt in het werkingsprincipe in de systemen die we overwegen, alleen in de "scalaire" wordt het magnetische veld van de stator bestuurd, en in de "vector" speelt de interactie van de magnetische velden van de stator en rotor een rol. rol. het laatste geval technologie maakt het mogelijk om de technische parameters van het voortstuwingssysteem te verbeteren.

Technische verschillen tussen converters

Er zijn veel verschillen, laten we de meest fundamentele benadrukken, en zonder een wetenschappelijk web van woorden. Voor een scalaire (sensorloze) frequentiedriver is de U/F-relatie lineair en is het snelheidsregelbereik vrij klein. Dit is trouwens de reden waarom er bij lage frequenties niet genoeg spanning is om het koppel te behouden, en soms is het nodig om de s(VFC) aan te passen aan de bedrijfsomstandigheden. Hetzelfde gebeurt wanneer maximale frequentie boven 50 Hz.

Bij het roteren van de as in een breed snelheids- en laagfrequent bereik, en bij het voldoen aan de eisen voor automatische koppelregeling, wordt de vectorbesturingsmethode met feedback gebruikt. Dit onthult nog een verschil: de scalair heeft dergelijke feedback meestal niet.

Welke noodsituaties kiezen? De toepassing van een of ander apparaat wordt voornamelijk bepaald door het toepassingsgebied van de elektrische aandrijving. In bijzondere gevallen wordt de keuze van het type frequentieomvormer echter keuzeloos. Ten eerste: er is een voor de hand liggend merkbaar verschil qua prijs (scalaire zijn veel goedkoper, er zijn geen dure computerkernen nodig). Daarom weegt goedkopere productie soms zwaarder dan het besluitvormingsproces. Ten tweede: er zijn toepassingsgebieden waarin alleen het gebruik ervan mogelijk is, bijvoorbeeld in transportlijnen, waar meerdere elektromotoren synchroon worden aangestuurd vanuit één (VFD).

Scalaire methode

Een asynchrone elektrische aandrijving met scalaire snelheidsregeling (dat wil zeggen door VFC) blijft tegenwoordig de meest voorkomende. De basis van de methode is dat het motortoerental een functie is van de uitgangsfrequentie.

Scalaire motorregeling is de optimale keuze voor gevallen waarin er geen variabele belasting is en er geen behoefte is aan een goede dynamiek. De scalair heeft geen sensoren nodig om te werken. Wanneer u de betreffende methode gebruikt, hoeft u niet duur te zijn digitale processor, zoals het geval is bij vectorcontrole.

De methode wordt vaak gebruikt voor automatische regeling van ventilatoren, compressoren en andere eenheden. Hierbij is het vereist dat ofwel de rotatiesnelheid van de motoras wordt gehandhaafd met behulp van een sensor, ofwel een andere gespecificeerde indicator (bijvoorbeeld de temperatuur van de vloeistof, gecontroleerd). door een geschikt volgapparaat).

Bij scalaire controle De frequentie-amplitudeverandering in de voedingsspanning wordt bepaald door de formule U/fn = const. Dit zorgt voor een constante magnetische flux in de motor. De methode is vrij eenvoudig, gemakkelijk te implementeren, maar niet zonder enkele belangrijke nadelen:

Het is niet mogelijk om tegelijkertijd het koppel en de snelheid te regelen, dus wordt de waarde gekozen die vanuit technologisch oogpunt het meest significant is;
smal snelheidsregelbereik en laag koppel bij lage snelheden;
slechte prestaties bij dynamisch veranderende belasting.

Wat is de vectormethode?

Vectormethode

Het is ontstaan tijdens het verbeteringsproces en wordt gebruikt wanneer dit nodig is om te implementeren maximale prestaties, regeling in een breed toerentalbereik en regelbaarheid van het koppel op de as.

IN de nieuwste modellen elektrische aandrijvingen, wordt een wiskundig model van de motor geïntroduceerd in het besturingssysteem (CS) van dit type, dat in staat is het motorkoppel en de rotatiesnelheid van de as te berekenen. In dit geval is alleen de installatie van statorfasestroomsensoren vereist.

Tegenwoordig hebben ze voldoende voordelen:

hoge nauwkeurigheid;
zonder schokken, soepele rotatie van de bloeddruk;
breed scala aan regelgeving;
snelle reactie op belastingveranderingen;
het garanderen van de bedrijfsmodus van de motor, waarbij verliezen als gevolg van verwarming en magnetisatie worden verminderd, en dit leidt tot een gekoesterde efficiëntieverbetering!

De voordelen liggen uiteraard voor de hand, maar de vectorbesturingsmethode is niet zonder nadelen, zoals rekencomplexiteit en de noodzaak om de technische indicatoren van de motor te kennen. Bovendien worden grotere amplitudes van snelheidsschommelingen waargenomen dan in de "scalaire" onder constante belasting. Hoofdtaak bij de vervaardiging van een frequentieomvormer ("vector") - zorgen voor een hoog koppel bij lage rotatiesnelheid.

Het diagram van een vectorbesturingssysteem met een pulsbreedtemodulatie-eenheid (PWM) ziet er ongeveer als volgt uit:

In het weergegeven diagram is het bestuurde object een asynchrone motor die is aangesloten op een sensor (DS) op de as. De afgebeelde blokken zijn feitelijk schakels in de keten van het besturingssysteem die op de controller zijn geïmplementeerd. Het BZP-blok stelt de waarden van de variabelen in. Logische blokken (BRP) en (BVP) regelen en berekenen vergelijkingsvariabelen. De controller zelf en andere mechanische onderdelen van het systeem bevinden zich in de elektrische kast.

Optie met frequentie-microcontroller

De stroom-/spanningsfrequentieomvormer is ontworpen voor een soepele regeling van basisgrootheden, evenals andere indicatoren voor de werking van de apparatuur. Het functioneert tegelijkertijd als een 'scalair' en een 'vector', waarbij gebruik wordt gemaakt van wiskundige modellen die zijn geprogrammeerd in de ingebouwde microcontroller. Deze laatste is gemonteerd in een speciaal schild en is één van de units informatie netwerk automatiseringssystemen.

De blokcontroller/frequentieomvormer is de nieuwste technologie in het circuit, er worden inductoren gebruikt die de intensiteit van ingangsruis verminderen. Opgemerkt moet worden dat in het buitenland deze kwestie In de huishoudelijke praktijk wordt nog steeds speciale aandacht besteed aan het gebruik van EMC-filters zwakke schakel, aangezien er niet eens een verstandig regelgevingskader bestaat. We gebruiken de filters zelf vaker daar waar ze niet nodig zijn, en waar ze echt nodig zijn, om de een of andere reden worden ze vergeten.

Conclusie

Feit is dat de elektromotor normale modus Netwerkbeheer heeft doorgaans standaardparameters; dit is niet altijd acceptabel. Dit feit wordt geëlimineerd door verschillende versnellingsmechanismen te introduceren om de frequentie tot de vereiste frequentie terug te brengen. Tegenwoordig zijn er twee besturingssystemen gevormd: een sensorloos systeem en een sensorsysteem met feedback. Hun belangrijkste verschil is de nauwkeurigheid van de controle. De meest nauwkeurige is natuurlijk de tweede.

Het bestaande raamwerk wordt uitgebreid door het gebruik van verschillende moderne IM-controlesystemen, waardoor de kwaliteit van de regelgeving en een hoge overbelastingscapaciteit worden verbeterd. Deze factoren zijn van groot belang voor een kosteneffectieve productie, een lange levensduur van apparatuur en een zuinig energieverbruik.