Võrdlussagedus. Loengukonspekt: ​​Elektrooniliste ostsilloskoopide metroloogilised omadused. Lisavõimalused hõlmavad

Sageduste süntees – ühest või mitmest tugisagedusest f on diskreetse sageduste komplekti moodustamine. Võrdlussagedus on iseostsillaatori, tavaliselt kvarts, väga stabiilne sagedus.

Sagedussüntesaator (MF) on seade, mis rakendab sünteesiprotsessi. Süntesaatorit kasutatakse raadiosidesüsteemide raadiovastuvõtu- ja raadiosaateseadmetes, raadionavigatsioonis, radaris ja muudel eesmärkidel.

Süntesaatori peamised parameetrid on: väljundsignaali sagedusvahemik, arv N ja sagedusvõrgu samm Df w, pika- ja lühiajaline sageduse ebastabiilsus, valekomponentide tase väljundsignaalis ja üleminekuaeg. ühelt sageduselt teisele. Kaasaegsetes süntesaatorites võib selle tekitatud diskreetsete sageduste arv ulatuda kümnete tuhandeteni ning võrgusamm võib varieeruda kümnetest hertsidest kümnete ja sadade kilohertsini. Pikaajaline sageduse ebastabiilsus, mis on määratud kvartsist iseostsillaatoriga, on 10 –6 ja erijuhtudel 10 –8 ... 10 –9. Süntesaatori sagedusvahemik varieerub suuresti olenevalt seadmete otstarbest, milles seda kasutatakse.

Praktilised sagedussüntesaatorite konstruktsioonid on väga mitmekesised. Vaatamata sellele mitmekesisusele võime märkida kaasaegsete süntesaatorite ehitamise üldpõhimõtteid:

Kõik süntesaatorid põhinevad ühe ülistabiilse kindla sagedusega f 0 referentsvõnkumise kasutamisel, mille allikaks on tavaliselt referentskristallostsillaator;

Mitme sageduse süntees toimub jaoturite, kordajate ja sagedusmuundurite ulatusliku kasutamisega, tagades ühe võrdlusvõnke kasutamise sagedusvõrgu moodustamiseks;

Sagedussüntesaatorite pakkumine ergutussageduse kümnepäevase seadistusega.

Väljundvõnkumiste tekitamise meetodi alusel jaotatakse süntesaatorid kahte rühma: otsese (passiivse) sünteesi meetodil valmistatud ja kaudse (aktiivse) sünteesimeetodil valmistatud süntesaatorid.

Esimesse rühma kuuluvad süntesaatorid, milles väljundvõnkumised moodustatakse tugiostsillaatori sageduse jagamisel ja korrutamisel, millele järgneb jagamise ja korrutamise tulemusena saadud sageduste liitmine ja lahutamine.

Teise rühma kuuluvad süntesaatorid, mis genereerivad väljundvõnkumisi parameetrilise sageduse stabiliseerimisega harmooniliste võnkumiste vahemiku iseostsillaatoris, mille ebastabiilsuse kõrvaldab referentssagedustel (ülistabiilsetel) sagedustel põhinev automaatne sagedusjuhtimise (AFC) süsteem.

Mõlema rühma süntesaatoreid saab valmistada analoog- või digitaalelementide baasil.

Otsesünteesi meetodil valmistatud süntesaatorid.

Väga stabiilne kvartsostsillaator genereerib võnkumisi sagedusega f 0, mis suunatakse sagedusjagajatele ja MF- ja HF-sageduste kordajatele.

Sagedusjagajad vähendavad heitgaaside sagedust f 0 täisarvu kordade (d) võrra ja sageduskordajad suurendavad seda täisarvu kordade (k) võrra. Tugiostsillaatori sageduse (f 0) jagamise ja korrutamise tulemusena saadud sagedusi kasutatakse tugisageduste moodustamiseks spetsiaalsetes seadmetes, mida nimetatakse tugisageduse anduriteks. Võrdlussagedusandurite koguarv kesksagedussüntesaatoris sõltub süntesaatori poolt genereeritud sageduste vahemikust ja kõrvuti asetsevate sageduste vahelisest intervallist: mida laiem on kesksagedusvahemik ja mida väiksem on intervall, seda suurem on vajalike sageduste arv. Kümnepäevase sageduse seadistusega genereerib iga DFC kümme tugisagedust teatud intervalliga külgnevate sageduste vahel. Vajalike andurite koguarvu määrab süntesaatori maksimaalse sageduse kirje numbrite (bittide) arv.

Andurites genereeritud tugisagedused suunatakse segistitesse. Mikserite väljundis olevad lülitatavad ribapääsfiltrid tõstavad selles näites esile kogusageduse: esimese f 1 + f 2 väljundis, teise f 1 + f 2 + f 3 väljundis, f 1 + f 2 + f 3 väljundis. kolmas f 1 + f 2 + f 3 + f 4 .

Kümnepäevase seadistusega erguti väljundi sagedus määratakse iga kümnendi lülitite asenditega.

Suhteline sageduse ebastabiilsus süntesaatori väljundis on võrdne heitgaasi ebastabiilsusega. Seda tüüpi süntesaatorite puuduseks on suure hulga kombineeritud sageduste olemasolu selle väljundis, mis on seletatav mikserite laialdase kasutamisega.

Kaudse sünteesi meetodil ehitatud sagedussüntesaatorid

Kaudse sünteesi meetodil valmistatud süntesaatorites on väljundvõnkumiste allikaks harmooniliste võnkumiste vahemiku iseostsillaator, mis reguleeritakse automaatselt BOCH tugisagedusplokis genereeritud väga stabiilsetele sagedustele.

AFC automaatse sageduse reguleerimise olemus seisneb selles, et väga stabiilseid sagedusi kasutavad ostsillaatori võnked teisendatakse AFC teatud konstantseks sageduseks f, mida võrreldakse võrdlussageduse väärtusega. Kui võrreldavad sagedused ei ühti, genereeritakse juhtpinge, mis antakse juhitavale reaktiivelemendile ja muudab selle reaktiivsuse väärtust (mahtuvust või induktiivsust).

AG sagedust määravasse vooluringi kuuluvad juhitavad reaktiivelemendid. AG sagedus muutub seni, kuni f AFC läheneb võrdlussagedusele piisavalt väikese jääkhäälestusega.

Olenevalt võrdlusseadmest võib kõik AFC-süsteemid jagada kolme tüüpi:

Sageduslukuga sagedusjuhtimisega süsteemid, milles võrdlusseadmena kasutatakse mustade aukude sagedusdetektoreid;

Faasiluku faasiluku ahelaga süsteemid, mis kasutavad võrdlusseadmena faasidetektoreid PD;

Impulssfaasi automaatse sageduse juhtimisega (IFAP) süsteemid, milles võrdlusseadmeks on impulsifaasidetektorid IPD.

Faasiluku faasilukuga süntesaatorid, erinevalt

CAP-iga süntesaatoritel ei ole jääkhäälestust. PLL-süsteemis on võrdlusseadmeks PD-faasidetektor. Juhtpinge PD väljundis on võrdeline faaside erinevusega kahe sellele rakendatud võnke vahel, mille sagedused on püsiseisundis võrdsed.

PD-le antakse kaks tiheda sagedusega võnkumist: üks neist on silindris genereeritud etalon sagedusega f 0, teine ​​​​on korrutis, mis saadakse segistis oleva ostsillaatori võnkumiste teisendamisel, kasutades sagedusvõrku f 01 koos silindriga.

f PR = f UG – f 01.

Kui f PR ja f 0 on väärtuselt lähedased, kompenseerib PD väljundist tulev juhtpinge juhtploki lahtihäälestuse ja f PR = f 0 ning süsteemis luuakse statsionaarne režiim. PLL-süsteem töötab aga väga kitsas sagedusalas, mis ei ületa paari kHz. Ultraheli lainekuju häälestuse tagamiseks kogu selle sagedusvahemikus kasutatakse faasiluku ahelaga süntesaatoris automaatotsingusüsteemi, mis ultraheli lainekuju sagedust muutes kogu sagedusvahemikus tagab selle jääb faasiluku süsteemi levialasse. Auto-otsingusüsteem on saehambalise pinge iseostsillaator, mis käivitub siis, kui madalpääsfiltri väljundis pole juhtpinget. Niipea, kui UG sagedused langevad PLL-süsteemi püüdmisribale, lülitatakse otsingugeneraator välja, süsteem lülitub automaatse häälestamise režiimi dünaamilise tasakaaluga f PR = f 0.

Loogikaelementide kasutamine keskvahemikus tõi kaasa uut tüüpi süntesaatorite tekkimise, mida nimetatakse digitaalseks. Neil on analoogidega võrreldes olulisi eeliseid. Need on lihtsamad, töökindlamad ning väiksemate mõõtmete ja kaaluga.

Loogiliste integraallülituste kasutamine digitaalses sagedusmuunduris võimaldas peaaegu täielikult välistada UG sageduse muundamise, asendades muundurid muutuva jaotuskoefitsiendiga DPKD sagedusjaguriga.

Ühe faasilukuga silmusrõngaga süntesaatori plokkskeem

DPKD diagrammil - muutuva jaotuskoefitsiendiga jagaja - K-bitine programmeeritav digitaalne loendur. Ülejäänud vooluringi lülide eesmärk on selge neile tehtud pealdistest. Juhtseade võtab vastu ja salvestab programmeerimisandmed ning genereerib koodsignaali, mis määrab jaotuskoefitsiendi N väärtuse sõltuvalt süntesaatori poolt vastuvõetud käsust. Faasilukustatud sagedusjuhtimise tulemusel luuakse impulsi faasi eristaja sisendisse saabuvate signaalide sageduste võrdsus: f 1 = f 2, mis võimaldab meil kirjutada järgmise seose stabiliseeritud ja referents-iseostsillaatorite sagedused, võttes arvesse jaotuskoefitsientide väärtusi:

Vastavalt sagedusvõrgu sammule Df w =f fl /M. Reguleeritava väärtuse N muutmisega seatakse stabiliseeritud generaatori vajalik sagedusväärtus, mida saab juhtelemendi abil häälestada vajalikus sagedusvahemikus.

Praegu pööratakse elektroonikaseadmete väljatöötamisel suurt tähelepanu nende omaduste stabiilsusele. Mobiilne raadioside, sealhulgas mobiilside, pole erand. Elektroonikaseadmete komponentide stabiilsete omaduste saavutamise peamine tingimus on põhiostsillaatori sageduse stabiilsus.

Kõik elektroonilised seadmed, sealhulgas vastuvõtjad, saatjad ja mikrokontrollerid, sisaldavad tavaliselt suurt hulka generaatoreid. Esialgu tuli pingutada, et tagada kõikide generaatorite sagedusstabiilsus. Digitehnoloogia arenedes on inimesed õppinud ühest algsagedusest moodustama mis tahes sagedusega võnkumist. Selle tulemusena sai võimalikuks eraldada lisavahendeid ÜHE ostsillaatori sagedusstabiilsuse suurendamiseks ja seeläbi saada terve hulk väga kõrge stabiilsusega sagedusi. Seda sagedusgeneraatorit nimetatakse võrdlusgeneraator

Algselt kasutati LC-generaatorite stabiilsete võnkumiste saamiseks spetsiaalseid projekteerimismeetodeid:

• Traadi metalli paisumisest tingitud induktiivsuse muutus kompenseeriti südamiku materjali valikuga, mille mõju oli vastupidine induktiivjuhtide omale;
• metall põletati madala temperatuuriga paisumisteguriga keraamiliseks südamikuks;
• ahelasse lisati erineva temperatuurikoefitsiendiga (TKE) kondensaatorid.

Sel viisil oli võimalik saavutada võrdlusostsillaatori sageduse stabiilsus 10 -4 (sagedusel 10 MHz oli sageduse triiv 1 kHz)

Samal ajal töötati ka täiesti erinevate meetodite kasutamisega stabiilsete võnkumiste saamiseks. Töötati välja stringi-, häälekahvli- ja magnetostriktiivsed generaatorid. Nende stabiilsus saavutas väga kõrged väärtused, kuid samal ajal takistasid nende mõõtmed, keerukus ja hind nende laialdast levikut. Revolutsiooniline läbimurre oli kasutavate generaatorite arendamine. Üks levinumaid kvartsostsillaatori ahelaid, mis on valmistatud bipolaarsel transistoril, on näidatud joonisel 1.

Selles võrdlusostsillaatori ahelas tagab amplituudi tasakaalu transistor VT1 ja faasitasakaalu ahel Z1, C1, C2. Generaator on kokku pandud vastavalt standardile. Erinevus seisneb selles, et induktiivpooli asemel kasutatakse kvartsresonaatorit Z1. Tuleb märkida, et selles skeemis ei ole vaja kasutada. Sageli osutub see täiesti piisavaks. Sarnane diagramm on näidatud joonisel 2.

Joonistel 1 ja 2 kujutatud kvartsostsillaatori ahelad võimaldavad saada võnkesageduse võrdlussageduse stabiilsust suurusjärgus 10 - 5. Koormust mõjutab enim tugiostsillaatori võnkumiste lühiajaline stabiilsus. Kui tugiostsillaatori väljundis on kõrvalisi võnkumisi, saab selle võnkumisi tabada. Selle tulemusena tekitab kristallostsillaator võnkumisi häiresagedusel. Et see nähtus referentsostsillaatoris ei avalduks, paigaldatakse selle väljundisse tavaliselt võimendi, mille põhieesmärk on mitte lasta välistel võnkudel kvartsostsillaatorisse üle minna. Sarnane diagramm on näidatud joonisel 3.

Sama oluline parameeter, mis määrab suures osas ostsillaatori faasimüra (digitaalahelate puhul - sünkroniseerimissignaali värin), on toitepinge, seetõttu saavad võrdluskristallostsillaatorid tavaliselt toite väga stabiilsest madala müratasemega pingeallikast ja võimsus on filtreeritakse RC või LC ahelatega.

Suurima panuse kvartsostsillaatori sageduse ebastabiilsusesse annab kvartsresonaatori resonantssageduse sõltuvus temperatuurist. Kristallide revalmistamisel kasutatakse tavaliselt AT-lõikeid, mis tagavad parima sageduse stabiilsuse sõltuvalt temperatuurist. See on 1*10 -5 (10 miljondikut ehk 10 ppm). Näide AT-lõikega kvartsresonaatorite sageduse sõltuvusest temperatuurist erinevatel lõikenurkadel (lõikenurga samm 10") on toodud joonisel 4.

Enamiku raadioelektrooniliste seadmete puhul piisab sageduse ebastabiilsusest 1*10 -5, mistõttu kasutatakse kvartsostsillaatoreid väga laialdaselt ilma erimeetmeteta sageduse stabiilsuse suurendamiseks. Kristallstabiliseeritud võrdlusostsillaatoreid ilma täiendavate sageduse stabiliseerimismeetmeteta nimetatakse XO-ks.

Nagu on näha jooniselt 4, on AT-lõigatud kvartsresonaatori häälestussageduse sõltuvus temperatuurist hästi teada. Lisaks saab selle sõltuvuse eksperimentaalselt eemaldada iga konkreetse kvartsresonaatori eksemplari puhul. Seega, kui mõõta pidevalt kvartskristalli temperatuuri (või temperatuuri kvarts etalonostsillaatori sees), siis saab etalonostsillaatori võnkesagedust nihutada nimiväärtusele, suurendades või vähendades kvartsresonaatoriga ühendatud lisamahtuvust. .

Olenevalt sageduse juhtimisahelast nimetatakse selliseid referentsostsillaatoreid TCXO (temperatuuri kompenseeritud kristallostsillaatorid) või MCXO (mikrokontrolleriga juhitavad kristallostsillaatorid). Selliste kvartsist etalonostsillaatorite sageduse stabiilsus võib ulatuda 0,5*10-6 (0,5 miljondiku ehk 0,5 ppm)

Mõnel juhul võimaldavad võrdlusostsillaatorid reguleerida genereerimise nominaalsagedust väikestes piirides. Sageduse reguleerimine toimub pinge abil, mis rakendatakse kvartsresonaatoriga ühendatud varicapile. Generaatori sageduse reguleerimisvahemik ei ületa protsendi murdosa. Sellist generaatorit nimetatakse VCXO-ks. Osa võrdlusostsillaatori ahelast (ilma termilise kompensatsiooniahelata) on näidatud joonisel 5.

Praegu toodavad paljud ettevõtted väikese suurusega korpustes võrdlusostsillaatoreid sageduse stabiilsusega kuni 0,5 * 10 -6. Sellise võrdlusgeneraatori joonise näide on näidatud joonisel 6.

Kirjandus:

Koos artikliga "Võtteostsillaatorid" loe:

http://site/WLL/KvGen.php

http://site/WLL/synt.php

Viimase statistika kohaselt tarbivad elektriajamid ligikaudu 70% kogu maailmas toodetud elektrist. Ja iga aastaga see protsent kasvab.

Õigesti valitud elektrimootori juhtimismeetodiga on võimalik saavutada maksimaalne efektiivsus, maksimaalne pöördemoment elektrimasina võllil ja samal ajal suureneb mehhanismi üldine jõudlus. Tõhusalt töötavad elektrimootorid tarbivad minimaalselt elektrit ja tagavad maksimaalse efektiivsuse.

Inverteri toitel elektrimootorite puhul sõltub efektiivsus suuresti valitud elektrimasina juhtimismeetodist. Ainult iga meetodi eeliseid mõistes saavad insenerid ja ajamisüsteemide disainerid igast juhtimismeetodist maksimaalse jõudluse.
Sisu:

Kontrollimeetodid

Paljud automatiseerimise valdkonnas töötavad, kuid elektriajamisüsteemide väljatöötamisega ja juurutamisega mitte seotud inimesed usuvad, et elektrimootori juhtimine koosneb käskude jadast, mis sisestatakse juhtpaneeli või arvuti liidese kaudu. Jah, automatiseeritud süsteemi juhtimise üldise hierarhia seisukohalt on see õige, kuid on ka võimalusi elektrimootori enda juhtimiseks. Just need meetodid mõjutavad kogu süsteemi jõudlust maksimaalselt.

Sagedusmuunduriga ühendatud asünkroonmootorite jaoks on neli peamist juhtimismeetodit:

• U/f – volti hertsi kohta;
• U/f koos kooderiga;
• avatud ahelaga vektorjuhtimine;
• Suletud ahela vektorjuhtimine;

Kõik neli meetodit kasutavad PWM-i impulsi laiuse modulatsiooni, mis muudab fikseeritud signaali laiust, muutes impulsside laiust, et luua analoogsignaal.

Impulsi laiuse modulatsioon rakendatakse sagedusmuundurile fikseeritud alalisvoolu siini pinge abil. kiiresti avades ja sulgedes (õigemini lülitades) genereerivad nad väljundimpulsse. Muutes nende impulsside laiust väljundis, saadakse soovitud sagedusega "sinusoid". Isegi kui transistoride väljundpinge kuju on impulss, saadakse vool ikkagi sinusoidi kujul, kuna elektrimootoril on induktiivsus, mis mõjutab voolu kuju. Kõik juhtimismeetodid põhinevad PWM-modulatsioonil. Juhtimismeetodite erinevus seisneb ainult elektrimootorile antava pinge arvutamise meetodis.

Sel juhul tähistab kandesagedus (näidatud punasega) transistoride maksimaalset lülitussagedust. Inverterite kandesagedus on tavaliselt vahemikus 2 kHz - 15 kHz. Sageduse tugipunkt (näidatud sinisega) on väljundsageduse käsusignaal. Tavalistes elektriajamites kasutatavate inverterite puhul on see reeglina vahemikus 0 Hz kuni 60 Hz. Kui kahe sagedusega signaalid asetatakse üksteise peale, antakse signaal transistori avamiseks (tähistatud mustaga), mis annab elektrimootorile toitepinge.

U/F kontrolli meetod

Volt-per-Hz juhtimine, mida kõige sagedamini nimetatakse U/F-ks, on ehk kõige lihtsam juhtimismeetod. Seda kasutatakse sageli lihtsates elektriajamite süsteemides selle lihtsuse ja tööks vajalike parameetrite minimaalse arvu tõttu. See juhtimismeetod ei nõua kodeerija kohustuslikku paigaldamist ja kohustuslikke seadistusi muutuva sagedusega elektriajami jaoks (kuid on soovitatav). See toob kaasa väiksemad kulud abiseadmetele (andurid, tagasiside juhtmed, releed jne). U/F-juhtimist kasutatakse üsna sageli kõrgsagedusseadmetes, näiteks kasutatakse seda sageli CNC-masinates spindli pöörlemise juhtimiseks.

Konstantse pöördemomendi mudelil on konstantne pöördemoment kogu kiirusvahemikus sama U/F suhtega. Muutuva pöördemomendi suhtega mudelil on madalatel pööretel madalam toitepinge. See on vajalik elektrimasina küllastumise vältimiseks.

U/F on ainus võimalus asünkroonse elektrimootori kiiruse reguleerimiseks, mis võimaldab juhtida mitut elektriajamit ühest sagedusmuundurist. Vastavalt sellele käivituvad ja peatuvad kõik masinad samaaegselt ning töötavad samal sagedusel.

Kuid sellel kontrollimeetodil on mitmeid piiranguid. Näiteks U/F juhtimismeetodi kasutamisel ilma koodrita pole absoluutselt mingit kindlust, et asünkroonse masina võll pöörleb. Lisaks on elektrimasina käivitusmoment sagedusel 3 Hz piiratud 150%-ga. Jah, piiratud pöördemoment on enam kui piisav enamiku olemasolevate seadmete jaoks. Näiteks peaaegu kõik ventilaatorid ja pumbad kasutavad U/F juhtimismeetodit.

See meetod on oma lõdvema spetsifikatsiooni tõttu suhteliselt lihtne. Kiiruse reguleerimine on tavaliselt vahemikus 2–3% maksimaalsest väljundsagedusest. Kiirusereaktsioon arvutatakse sagedustele üle 3 Hz. Sagedusmuunduri reageerimiskiiruse määrab selle reageerimise kiirus tugisageduse muutustele. Mida suurem on reageerimiskiirus, seda kiiremini reageerib elektriajam kiiruse seadistuste muutustele.

Kiiruse reguleerimise vahemik U/F meetodi kasutamisel on 1:40. Korrutades selle suhte elektriajami maksimaalse töösagedusega, saame minimaalse sageduse väärtuse, mille juures elektrimasin võib töötada. Näiteks kui maksimaalne sageduse väärtus on 60 Hz ja vahemik on 1:40, on sageduse minimaalne väärtus 1,5 Hz.

U/F muster määrab sageduse ja pinge vahelise suhte muutuva sagedusega ajami töötamise ajal. Selle järgi määrab pöörlemiskiiruse seadistuskõver (mootori sagedus) lisaks sageduse väärtusele ka elektrimasina klemmidele antud pinge väärtuse.

Operaatorid ja tehnikud saavad moodsas sagedusmuunduris ühe parameetriga valida soovitud U/F-juhtskeemi. Eelinstallitud mallid on juba konkreetsete rakenduste jaoks optimeeritud. Samuti on võimalus luua oma malle, mis optimeeritakse konkreetse sagedusajami või elektrimootori süsteemi jaoks.

Seadmetel, nagu ventilaatorid või pumbad, on koormusmoment, mis sõltub nende pöörlemiskiirusest. U/F mustri muutuv pöördemoment (pilt ülal) hoiab ära juhtimisvead ja parandab tõhusust. See juhtimismudel vähendab magnetiseerivaid voolusid madalatel sagedustel, vähendades elektrimasina pinget.

Pideva pöördemomendi mehhanismid, nagu konveierid, ekstruuderid ja muud seadmed, kasutavad konstantse pöördemomendi juhtimismeetodit. Pideva koormuse korral on vajalik täismagnetiseerimisvool kõigil kiirustel. Sellest lähtuvalt on karakteristikul sirge kalle kogu kiirusvahemikus.

U/F juhtimismeetod kooderiga

Kui on vaja suurendada pöörlemiskiiruse reguleerimise täpsust, lisatakse juhtimissüsteemi kooder. Kiiruse tagasiside kasutuselevõtt kodeerija abil võimaldab teil tõsta juhtimistäpsust 0,03% -ni. Väljundpinge määratakse ikkagi määratud U/F mustriga.

Seda juhtimismeetodit ei kasutata laialdaselt, kuna selle eelised võrreldes tavaliste U/F funktsioonidega on minimaalsed. Käivitusmoment, reaktsioonikiirus ja kiiruse reguleerimisvahemik on kõik identsed standardse U/F-ga. Lisaks võib töösageduste suurenemisel tekkida probleeme kodeerija tööga, kuna sellel on piiratud arv pöördeid.

Avatud ahelaga vektorjuhtimine

Avatud ahela vektorjuhtimist (VC) kasutatakse elektrimasina laiemaks ja dünaamilisemaks kiiruse juhtimiseks. Sagedusmuundurist käivitamisel suudavad elektrimootorid ainult 0,3 Hz sagedusel arendada käivitusmomenti 200% nimipöördemomendist. See laiendab oluliselt mehhanismide loetelu, kus saab kasutada vektorjuhtimisega asünkroonset elektriajamit. See meetod võimaldab teil kontrollida ka masina pöördemomenti kõigis neljas kvadrandis.

Pöördemomenti piirab mootor. See on vajalik seadmete, masinate või toodete kahjustamise vältimiseks. Pöördemomentide väärtus on jagatud nelja erinevasse kvadranti, olenevalt elektrimasina pöörlemissuunast (edasi või tagasi) ja sellest, kas elektrimootor rakendab . Piirid saab määrata igale kvadrandile eraldi või kasutaja saab määrata sagedusmuunduris üldise pöördemomendi.

Asünkroonse masina mootorirežiim on ette nähtud nii, et rootori magnetväli jääb staatori magnetväljast maha. Kui rootori magnetväli hakkab ületama staatori magnetvälja, lülitub masin energia vabastamisega regeneratiivpidurdusrežiimi ehk teisisõnu lülitub asünkroonmootor generaatorirežiimile.

Näiteks võib pudelikorkimismasin kasutada pöördemomendi piiramist 1. kvadrandis (positiivse pöördemomendiga edasisuunas), et vältida pudelikorgi ülepingutamist. Mehhanism liigub edasi ja kasutab pudeli korgi pingutamiseks positiivset pöördemomenti. Kuid selline seade nagu lift, mille vastukaal on tühi kabiinist raskem, kasutab kvadranti 2 (tagurpidi pöörlemine ja positiivne pöördemoment). Kui kabiin tõuseb ülemisele korrusele, on pöördemoment kiirusele vastupidine. See on vajalik tõstekiiruse piiramiseks ja vastukaalu vaba langemise vältimiseks, kuna see on kabiinist raskem.

Voolu tagasiside nendes sagedusmuundurites võimaldab seada piirid elektrimootori pöördemomendile ja voolule, kuna voolu kasvades suureneb ka pöördemoment. Inverteri väljundpinge võib suureneda, kui mehhanism vajab suuremat pöördemomenti, või langeda, kui selle maksimaalne lubatud väärtus on saavutatud. See muudab asünkroonse masina vektorjuhtimise põhimõtte paindlikumaks ja dünaamilisemaks võrreldes U/F põhimõttega.

Samuti on vektorjuhtimise ja avatud ahelaga sagedusmuundurid kiirema 10 Hz kiirusreaktsiooniga, mis võimaldab seda kasutada löökkoormusega mehhanismides. Näiteks kivipurustites on koormus pidevas muutumises ja oleneb töödeldava kivimi mahust ja mõõtmetest.

Erinevalt U/F juhtimismustrist kasutab vektorjuhtimine elektrimootori maksimaalse efektiivse tööpinge määramiseks vektoralgoritmi.

VU vektorjuhtimine lahendab selle probleemi mootori voolu tagasiside olemasolu tõttu. Reeglina genereerivad voolu tagasisidet sagedusmuunduri enda sisemised voolutrafod. Saadud vooluväärtust kasutades arvutab sagedusmuundur elektrimasina pöördemomendi ja voo. Mootori põhivooluvektor on matemaatiliselt jagatud magnetiseerimisvoolu (I d) ja pöördemomendi (I q) vektoriks.

Kasutades elektrimasina andmeid ja parameetreid, arvutab inverter magnetiseerimisvoolu (I d) ja pöördemomendi (I q) vektorid. Maksimaalse jõudluse saavutamiseks peab sagedusmuundur hoidma I d ja I q eraldatuna 90 0 nurgaga. See on oluline, kuna sin 90 0 = 1 ja väärtus 1 tähistab maksimaalset pöördemomendi väärtust.

Üldiselt tagab asünkroonmootori vektorjuhtimine rangema juhtimise. Kiiruse reguleerimine on ligikaudu ±0,2% maksimaalsest sagedusest ja reguleerimisvahemik ulatub 1:200-ni, mis suudab madalatel pööretel sõites säilitada pöördemomenti.

Vektori tagasiside juhtimine

Tagasiside vektorjuhtimine kasutab sama juhtimisalgoritmi nagu avatud ahelaga VAC. Peamine erinevus seisneb kooderi olemasolus, mis võimaldab muutuva sagedusega ajamil arendada 200% käivitusmomenti 0 p/min juures. See punkt on lihtsalt vajalik esmase hetke tekitamiseks liftide, kraanade ja muude tõstemasinate mahasõidul, et vältida koormuse vajumist.

Kiiruse tagasiside anduri olemasolu võimaldab teil suurendada süsteemi reaktsiooniaega rohkem kui 50 Hz-ni, samuti laiendada kiiruse reguleerimise vahemikku 1:1500-ni. Samuti võimaldab tagasiside olemasolu juhtida mitte elektrimasina kiirust, vaid pöördemomenti. Mõne mehhanismi puhul on pöördemomendi väärtus suur tähtsus. Näiteks kerimismasin, ummistusmehhanismid ja teised. Sellistes seadmetes on vaja reguleerida masina pöördemomenti.