기준 주파수. 강의 노트: 전자 오실로스코프의 측정학적 특성. 추가 옵션에는 다음이 포함됩니다.

주파수 합성 - 하나 이상의 기준 주파수 f에서 이산 주파수 세트를 형성합니다. 기준 주파수는 자체 발진기(보통 석영)의 매우 안정적인 주파수입니다.

주파수 합성기(MF)는 합성 과정을 구현하는 장치입니다. 신디사이저는 무선 통신 시스템, 무선 항법, 레이더 및 기타 목적의 무선 수신 및 무선 전송 장치에 사용됩니다.

합성기의 주요 매개변수는 출력 신호의 주파수 범위, 수 N 및 주파수 그리드 단계 Dfw, 장기 및 단기 주파수 불안정성, 출력 신호의 스퓨리어스 구성 요소 수준 및 전환 시간입니다. 한 주파수에서 다른 주파수로. 현대 신디사이저에서 생성되는 이산 주파수의 수는 수만 개에 달할 수 있으며 그리드 스텝은 수십 헤르츠에서 수십, 수백 킬로헤르츠까지 다양할 수 있습니다. 석영 자체 발진기에 의해 결정되는 장기 주파수 불안정성은 10 –6이고 특별한 경우에는 10 –8 ... 10 –9입니다. 신디사이저의 주파수 범위는 사용되는 장비의 목적에 따라 크게 달라집니다.

실제 주파수 합성기 디자인은 매우 다양합니다. 이러한 다양성에도 불구하고 현대 신디사이저 구성의 기본 원칙은 다음과 같습니다.

모든 합성기는 특정 주파수 f 0을 갖는 매우 안정적인 하나의 기준 발진의 사용을 기반으로 하며, 그 소스는 일반적으로 기준 수정 발진기입니다.

여러 주파수의 합성은 분배기, 승산기 및 주파수 변환기를 광범위하게 사용하여 수행되며 하나의 기준 진동을 사용하여 주파수 그리드를 형성합니다.

여자기 주파수를 10일로 설정하는 주파수 합성기를 제공합니다.

출력 발진을 생성하는 방법에 따라 합성기는 직접(수동) 합성 방법을 사용하여 만든 그룹과 간접(능동) 합성 방법을 사용하여 만든 그룹으로 나뉩니다.

첫 번째 그룹에는 기준 발진기의 주파수를 나누고 곱한 다음 나눗셈과 곱셈의 결과로 얻은 주파수를 더하고 빼서 출력 발진이 형성되는 합성기가 포함됩니다.

두 번째 그룹에는 파라메트릭 주파수 안정화 기능을 갖춘 고조파 발진의 범위 자체 발진기에서 출력 발진을 생성하는 합성기가 포함되어 있으며, 그 불안정성은 기준(매우 안정적인) 주파수를 기반으로 하는 자동 주파수 제어(AFC) 시스템에 의해 제거됩니다.

두 그룹의 신디사이저는 아날로그 또는 디지털 요소 기반을 사용하여 만들 수 있습니다.

직접 합성법을 사용하여 만든 합성기입니다.

매우 안정적인 석영 발진기는 주파수 f 0 의 발진을 생성하며, 이는 MF 및 HF 주파수의 주파수 분배기 및 곱셈기에 공급됩니다.

주파수 분배기는 배기가스 주파수 f 0 을 정수배(d)만큼 감소시키고, 주파수 체배기는 이를 정수배(k)만큼 증가시킵니다. 기준 발진기의 주파수(f 0)를 나누고 곱한 결과 얻은 주파수는 기준 주파수 센서라는 특수 장치에서 기준 주파수를 형성하는 데 사용됩니다. 중역 주파수 합성기의 기준 주파수 센서의 총 개수는 합성기에 의해 생성된 주파수 범위와 인접 주파수 사이의 간격에 따라 달라집니다. 중역 주파수 범위가 넓고 간격이 작을수록 필요한 주파수 주파수 수가 늘어납니다. 10일 주파수 설정을 사용하면 각 DFC는 인접 주파수 사이에 특정 간격을 두고 10개의 기준 주파수를 생성합니다. 필요한 센서의 총 개수는 합성기의 최대 주파수 기록에 있는 자릿수(비트)에 따라 결정됩니다.

센서에서 생성된 기준 주파수는 믹서로 공급됩니다. 믹서의 출력에 포함된 대역통과 전환 가능 필터는 이 예에서 총 주파수를 강조합니다. 첫 번째 f 1 + f 2 의 출력, 두 번째 f 1 + f 2 + f 3 의 출력, 세 번째 f 1 + f 2 + f 3 + f 4 .

10일 설정의 여자기 출력 주파수는 각 10년의 스위치 위치에 따라 결정됩니다.

합성기 출력의 상대 주파수 불안정성은 배기 가스의 불안정성과 동일합니다. 이 유형의 신디사이저의 단점은 출력에 많은 수의 조합 주파수가 존재한다는 것입니다. 이는 믹서의 광범위한 사용으로 설명됩니다.

간접 합성 방식을 사용하여 제작된 주파수 합성기

간접 합성 방법을 사용하여 만든 합성기에서 출력 발진의 소스는 BOCH의 기준 주파수 블록에서 생성된 매우 안정적인 주파수로 자동 조정되는 고조파 발진의 범위 자체 발진기입니다.

AFC의 자동 주파수 조정의 핵심은 매우 안정적인 주파수를 사용하는 발진기 발진을 AFC의 특정 일정한 주파수 f로 변환하여 기준 주파수 값과 비교하는 것입니다. 비교된 주파수가 일치하지 않으면 제어 전압이 생성되며, 이는 제어된 반응성 요소에 공급되어 반응성(커패시턴스 또는 인덕턴스) 값을 변경합니다.

제어된 반응 요소는 AG의 주파수를 결정하는 회로에 포함됩니다. AG 주파수는 f AFC가 충분히 작은 잔류 디튜닝을 사용하여 기준 주파수에 접근할 때까지 변경됩니다.

비교 장치에 따라 모든 AFC 시스템은 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

블랙홀의 주파수 검출기를 비교 장치로 사용하는 주파수 고정 주파수 제어 시스템;

비교 장치로 위상 검출기 PD를 사용하는 위상 고정 루프 위상 고정 루프가 있는 시스템.

비교 장치가 펄스 위상 검출기 IPD인 펄스 위상 자동 주파수 제어(IFAP)를 갖춘 시스템입니다.

위상 고정 루프 위상 고정 기능을 갖춘 신디사이저와는 달리

CAP가 있는 신디사이저에는 잔류 디튜닝이 없습니다. PLL 시스템에서 비교 장치는 PD 위상 검출기입니다. PD 출력의 제어 전압은 적용된 두 진동 사이의 위상차에 비례하며, 그 주파수는 정상 상태에서 동일합니다.

가까운 주파수의 두 발진이 PD에 공급됩니다. 그 중 하나는 배럴에서 생성된 주파수 f 0의 기준이고, 두 번째는 배럴과 주파수 그리드 f 01을 사용하여 믹서에서 발진기의 발진을 변환한 결과입니다.

f PR = f UG – f 01.

f PR과 f 0 값이 가까우면 PD 출력의 제어 전압이 제어 장치의 디튜닝을 보상하고 f PR = f 0이 되고 시스템에 고정 모드가 설정됩니다. 그러나 PLL 시스템은 몇 kHz를 초과하지 않는 매우 좁은 주파수 대역에서 작동합니다. 전체 주파수 범위에 걸쳐 초음파 파형의 튜닝을 보장하기 위해 위상 고정 루프가 있는 합성기에서 자동 검색 시스템이 사용됩니다. 이는 전체 주파수 범위에 걸쳐 초음파 파형의 주파수를 변경하여 다음을 보장합니다. 위상 고정 루프 시스템의 적용 범위 대역 내에 속합니다. 자동 검색 시스템은 저역 통과 필터의 출력에 제어 전압이 없을 때 시작되는 톱니형 전압 자체 발진기입니다. UG의 주파수가 PLL 시스템의 캡처 대역에 떨어지자마자 검색 생성기가 꺼지고 시스템은 동적 평형 f PR = f 0으로 자동 튜닝 모드로 들어갑니다.

미드레인지에 논리 요소를 사용함으로써 디지털이라고 불리는 새로운 유형의 신디사이저가 등장했습니다. 아날로그에 비해 상당한 이점이 있습니다. 더 간단하고 작동이 더 안정적이며 크기와 무게가 더 작습니다.

디지털 주파수 변환기에 논리 집적 회로를 사용하면 UG의 주파수 변환을 거의 완전히 제거하여 변환기를 가변 분할 계수 DPKD가 있는 주파수 분배기로 교체할 수 있습니다.

하나의 위상 고정 루프 링이 있는 합성기의 블록 다이어그램

DPKD 다이어그램에서 - 가변 분할 계수가 있는 분배기 - K비트 프로그래밍 가능 디지털 카운터. 회로의 다른 링크의 목적은 해당 링크에 새겨진 비문을 통해 분명해집니다. 제어 유닛은 프로그래밍 데이터를 수신 및 저장하고, 합성기가 수신한 명령에 따라 분할 계수 N의 값을 설정하는 코드 신호를 생성합니다. 위상 고정 주파수 제어의 결과로 펄스 위상 판별기의 입력에 도달하는 신호의 주파수 동일성이 설정됩니다. f 1 = f 2를 통해 다음 관계를 쓸 수 있습니다. 분할 계수의 값을 고려하여 안정화된 기준 자체 발진기의 주파수:

주파수 그리드 단계 Df w =f fl /M에 따르면. 제어된 값 N을 변경함으로써 안정화된 발생기의 필요한 주파수 값이 설정되며, 이는 제어 요소의 도움을 받아 필요한 주파수 범위에서 조정될 수 있습니다.

현재 전자제품을 개발할 때 특성의 안정성에 많은 관심을 기울이고 있습니다. 셀룰러 통신을 포함한 이동 무선 통신도 예외는 아닙니다. 전자 장비 부품의 안정적인 특성을 얻기 위한 주요 조건은 마스터 발진기의 주파수 안정성입니다.

수신기, 송신기, 마이크로 컨트롤러를 포함한 모든 전자 장비에는 일반적으로 많은 수의 발생기가 포함되어 있습니다. 처음에는 모든 발전기의 주파수 안정성을 보장하기 위한 노력이 이루어져야 했습니다. 디지털 기술의 발전으로 사람들은 하나의 원래 주파수에서 모든 주파수의 진동을 형성하는 방법을 배웠습니다. 그 결과, ONE 발진기의 주파수 안정성을 높이기 위해 추가 자금을 할당할 수 있게 되었고 이를 통해 매우 높은 안정성을 갖춘 전체 주파수 범위를 확보할 수 있게 되었습니다. 이 주파수 생성기를 호출합니다. 참조 생성기

처음에는 LC 발생기의 안정적인 진동을 얻기 위해 특별한 설계 방법이 사용되었습니다.

• 와이어 금속의 팽창으로 인한 인덕턴스의 변화는 인덕턴스 도체의 효과와 반대되는 효과를 갖는 코어 재료를 선택하여 보상되었습니다.
• 금속은 낮은 온도 팽창 계수로 세라믹 코어로 연소되었습니다.
• 다양한 온도 계수(TKE)를 갖는 커패시터가 회로에 포함되었습니다.

이러한 방식으로 기준 발진기 주파수 10-4의 안정성을 달성할 수 있었습니다(10MHz의 주파수에서 주파수 드리프트는 1kHz였습니다).

동시에 안정적인 진동을 얻기 위해 완전히 다른 방법을 사용하는 작업이 수행되었습니다. 현, 소리굽쇠, 자기변형 발생기가 개발되었습니다. 안정성은 매우 높은 가치에 도달했지만 동시에 크기, 복잡성 및 가격으로 인해 널리 배포되지 않았습니다. 혁명적인 돌파구는 발전기를 사용하는 개발이었습니다. 바이폴라 트랜지스터로 만들어진 가장 일반적인 수정 발진기 회로 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다.

이 기준 발진기 회로에서 진폭 균형은 트랜지스터 VT1에 의해 제공되고 위상 균형은 회로 Z1, C1, C2에 의해 제공됩니다. 발전기는 표준에 따라 조립됩니다. 차이점은 인덕터 대신 석영 공진기 Z1이 사용된다는 것입니다. 이 방식에서는 를 사용할 필요가 없다는 점에 유의해야 합니다. 종종 그것으로 충분하다는 것이 밝혀졌습니다. 유사한 다이어그램이 그림 2에 나와 있습니다.

그림 1과 2에 표시된 수정 발진기 회로를 사용하면 10 -5 정도의 기준 발진 주파수 안정성을 얻을 수 있으며 기준 발진기 발진의 단기 안정성이 부하에 가장 큰 영향을 미칩니다. 기준 발진기의 출력에 외부 발진이 있는 경우 해당 발진을 캡처할 수 있습니다. 결과적으로 수정 발진기는 간섭 주파수에서 발진을 생성합니다. 이 현상이 기준 발진기에서 나타나는 것을 방지하기 위해 일반적으로 출력에 증폭기가 설치되며, 그 주요 목적은 외부 발진이 석영 발진기로 전달되는 것을 방지하는 것입니다. 유사한 다이어그램이 그림 3에 나와 있습니다.

발진기의 위상 잡음(디지털 회로의 경우 - 동기화 신호의 지터)을 크게 결정하는 똑같이 중요한 매개변수는 공급 전압이므로 기준 수정 발진기는 일반적으로 매우 안정적인 저잡음 전압 소스에서 전력을 공급받으며 전력은 다음과 같습니다. RC 또는 LC 회로로 필터링됩니다.

석영 발진기의 주파수 불안정성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 석영 공진기의 공진 주파수의 온도 의존성입니다. 수정 기준 발진기 공진기의 제조에는 일반적으로 온도에 따라 최상의 주파수 안정성을 제공하는 AT 컷이 사용됩니다. 1*10 -5(1000만분의 1 또는 10ppm)입니다. 다양한 절단 각도(절단 각도 단계 10")에서 온도에 대한 AT 컷을 사용하는 석영 공진기의 주파수 의존성의 예가 그림 4에 나와 있습니다.

대부분의 무선 전자 장치에는 1*10 -5의 주파수 불안정성이면 충분하므로 수정 발진기는 주파수 안정성을 높이기 위한 특별한 조치 없이 매우 널리 사용됩니다. 추가 주파수 안정화 조치가 없는 수정 안정화 기준 발진기를 XO라고 합니다.

그림 4에서 볼 수 있듯이 온도에 따른 AT 컷 석영 공진기의 튜닝 주파수 의존성은 잘 알려져 있습니다. 더욱이 이러한 의존성은 석영 공진기의 각 특정 인스턴스에 대해 실험적으로 제거될 수 있습니다. 따라서 수정의 온도(또는 수정 기준 발진기 내부의 온도)를 지속적으로 측정하면 수정 공진기에 연결된 추가 정전 용량을 늘리거나 줄여 기준 발진기의 발진 주파수를 공칭 값으로 이동할 수 있습니다. .

주파수 제어 회로에 따라 이러한 기준 발진기를 TCXO(온도 보상 수정 발진기) 또는 MCXO(마이크로 컨트롤러 제어 수정 발진기)라고 합니다. 이러한 석영 기준 발진기의 주파수 안정성은 0.5*10 -6(0.5백만분의 1 또는 0.5ppm)에 도달할 수 있습니다.

어떤 경우에는 기준 발진기가 작은 한계 내에서 공칭 생성 주파수를 조정하는 기능을 제공합니다. 주파수 조정은 석영 공진기에 연결된 바리캡에 전압을 가하여 수행됩니다. 발생기의 주파수 조정 범위는 1%도 초과하지 않습니다. 이러한 생성기를 VCXO라고 합니다. 열 보상 회로가 없는 기준 발진기 회로의 일부가 그림 5에 나와 있습니다.

현재 많은 회사에서 소형 하우징에서 최대 0.5 * 10 -6의 주파수 안정성을 갖춘 기준 발진기를 생산하고 있습니다. 이러한 참조 생성기의 그림 예가 그림 6에 나와 있습니다.

문학:

"참조 발진기" 기사와 함께 다음 내용을 읽어보세요.

http://site/WLL/KvGen.php

http://site/WLL/synt.php

최신 통계에 따르면 전 세계에서 생산되는 전체 전기의 약 70%가 전기 구동 장치에서 소비됩니다. 그리고 매년 이 비율이 증가하고 있습니다.

전기 모터를 제어하는 ​​올바른 방법을 사용하면 전기 기계 샤프트의 최대 효율과 최대 토크를 얻을 수 있으며 동시에 메커니즘의 전체 성능이 향상됩니다. 효율적으로 작동하는 전기 모터는 최소한의 전력을 소비하고 최대의 효율성을 제공합니다.

인버터로 구동되는 전기 모터의 경우 효율성은 전기 기계를 제어하기 위해 선택한 방법에 따라 크게 달라집니다. 엔지니어와 드라이브 시스템 설계자는 각 방법의 장점을 이해해야만 각 제어 방법에서 최대 성능을 얻을 수 있습니다.
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제어 방법

자동화 분야에서 일하지만 전기 구동 시스템의 개발 및 구현에 밀접하게 관여하지 않는 많은 사람들은 전기 모터 제어가 제어판이나 PC의 인터페이스를 사용하여 입력되는 일련의 명령으로 구성되어 있다고 믿습니다. 예, 자동화 시스템의 일반적인 제어 계층 구조의 관점에서 볼 때 이는 정확하지만 전기 모터 자체를 제어하는 ​​방법도 있습니다. 전체 시스템의 성능에 최대 영향을 미치는 것은 이러한 방법입니다.

주파수 변환기에 연결된 비동기 모터의 경우 네 가지 주요 제어 방법이 있습니다.

• U/f – 헤르츠당 볼트;
• 인코더가 있는 U/f;
• 개루프 벡터 제어;
• 폐쇄 루프 벡터 제어;

네 가지 방법 모두 펄스 폭을 변경하여 고정 신호의 폭을 변경하여 아날로그 신호를 생성하는 PWM 펄스 폭 변조를 사용합니다.

펄스 폭 변조는 고정 DC 버스 전압을 사용하여 주파수 변환기에 적용됩니다. 빠르게 열고 닫음(보다 정확하게는 전환)을 통해 출력 펄스를 생성합니다. 출력에서 이러한 펄스의 폭을 변경함으로써 원하는 주파수의 "정현파"가 얻어집니다. 트랜지스터의 출력 전압 모양이 펄스화되더라도 전기 ​​모터에는 전류 모양에 영향을 미치는 인덕턴스가 있기 때문에 전류는 여전히 정현파 형태로 얻어집니다. 모든 제어 방법은 PWM 변조를 기반으로 합니다. 제어 방법의 차이점은 전기 모터에 공급되는 전압을 계산하는 방법에만 있습니다.

이 경우 캐리어 주파수(빨간색으로 표시)는 트랜지스터의 최대 스위칭 주파수를 나타냅니다. 인버터의 반송파 주파수는 일반적으로 2kHz~15kHz 범위입니다. 파란색으로 표시된 주파수 기준은 출력 주파수 명령 신호입니다. 기존 전기 구동 시스템에 사용되는 인버터의 경우 일반적으로 0Hz ~ 60Hz 범위입니다. 두 주파수의 신호가 중첩되면 전기 모터에 전원 전압을 공급하는 트랜지스터(검은색으로 표시)를 열라는 신호가 발행됩니다.

U/F 제어방식

가장 일반적으로 U/F라고 하는 Volt-per-Hz 제어는 아마도 가장 간단한 제어 방법일 것입니다. 단순성과 작동에 필요한 최소 매개변수 수로 인해 간단한 전기 구동 시스템에 자주 사용됩니다. 이 제어 방법에는 인코더의 필수 설치 및 가변 주파수 전기 드라이브의 필수 설정이 필요하지 않습니다(권장됨). 이로 인해 보조 장비(센서, 피드백 와이어, 릴레이 등) 비용이 절감됩니다. U/F 제어는 고주파 장비에 자주 사용됩니다. 예를 들어 CNC 기계에서 스핀들 회전을 구동하는 데 자주 사용됩니다.

정토크 모델은 동일한 U/F 비율로 전체 속도 범위에 걸쳐 일정한 토크를 갖습니다. 가변 토크비 모델은 저속에서 공급 전압이 더 낮습니다. 이는 전기 기계의 포화를 방지하는 데 필요합니다.

U/F는 비동기 전기 모터의 속도를 조절하는 유일한 방법으로, 하나의 주파수 변환기에서 여러 전기 드라이브를 제어할 수 있습니다. 따라서 모든 기계는 동시에 시작하고 정지하며 동일한 주파수로 작동합니다.

그러나 이 제어 방법에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 예를 들어 엔코더 없이 U/F 제어 방법을 사용하는 경우 비동기 기계의 샤프트가 회전하는지 전혀 확실하지 않습니다. 또한, 3Hz 주파수에서 전기 기계의 시동 토크는 150%로 제한됩니다. 그렇습니다. 제한된 토크는 대부분의 기존 장비를 수용하기에 충분합니다. 예를 들어 거의 모든 팬과 펌프는 U/F 제어 방식을 사용합니다.

이 방법은 사양이 느슨하기 때문에 상대적으로 간단합니다. 속도 조절은 일반적으로 최대 출력 주파수의 2% - 3% 범위에 있습니다. 속도 응답은 3Hz 이상의 주파수에 대해 계산됩니다. 주파수 변환기의 응답 속도는 기준 주파수 변화에 대한 응답 속도에 따라 결정됩니다. 응답 속도가 높을수록 전기 구동 장치가 속도 설정 변경에 더 빠르게 반응합니다.

U/F방식 사용시 속도제어 범위는 1:40 입니다. 이 비율에 전기 구동 장치의 최대 작동 주파수를 곱하여 전기 기계가 작동할 수 있는 최소 주파수 값을 얻습니다. 예를 들어, 최대 주파수 값이 60Hz이고 범위가 1:40이면 최소 주파수 값은 1.5Hz가 됩니다.

U/F 패턴은 가변 주파수 드라이브 작동 중 주파수와 전압 사이의 관계를 결정합니다. 이에 따라 회전 속도 설정 곡선(모터 주파수)은 주파수 값 외에도 전기 기계 단자에 공급되는 전압 값도 결정합니다.

운영자와 기술자는 최신 주파수 변환기에서 하나의 매개변수로 원하는 U/F 제어 패턴을 선택할 수 있습니다. 사전 설치된 템플릿은 이미 특정 애플리케이션에 최적화되어 있습니다. 특정 가변 주파수 드라이브 또는 전기 모터 시스템에 최적화된 고유한 템플릿을 만들 수 있는 기회도 있습니다.

팬이나 펌프와 같은 장치에는 회전 속도에 따라 부하 토크가 달라집니다. U/F 패턴의 가변 토크(위 그림)는 제어 오류를 방지하고 효율성을 향상시킵니다. 이 제어 모델은 전기 기계의 전압을 줄여 낮은 주파수에서 자화 전류를 줄입니다.

컨베이어, 압출기 및 기타 장비와 같은 일정한 토크 메커니즘은 일정한 토크 제어 방법을 사용합니다. 부하가 일정할 경우 모든 속도에서 전체 자화 전류가 필요합니다. 따라서, 전체 속도 범위에 걸쳐 직선적인 기울기를 갖는 특성을 갖습니다.

엔코더를 이용한 U/F 제어 방식

회전 속도 제어의 정확도를 높여야 하는 경우 제어 시스템에 엔코더가 추가됩니다. 엔코더를 사용한 속도 피드백을 도입하면 제어 정확도를 0.03%까지 높일 수 있습니다. 출력 전압은 여전히 ​​지정된 U/F 패턴에 따라 결정됩니다.

이 제어 방법은 표준 U/F 기능에 비해 제공하는 이점이 미미하므로 널리 사용되지 않습니다. 기동 토크, 응답 속도, 속도 제어 범위는 모두 표준 U/F와 동일합니다. 또한, 동작 주파수가 높아지면 엔코더의 회전수가 제한되어 동작에 문제가 발생할 수 있습니다.

개루프 벡터 제어

개루프 벡터 제어(VC)는 전기 기계의 더 광범위하고 동적인 속도 제어에 사용됩니다. 주파수 변환기로 시동할 때 전기 모터는 단 0.3Hz의 주파수에서 정격 토크의 200%에 해당하는 시동 토크를 생성할 수 있습니다. 이는 벡터 제어 기능을 갖춘 비동기 전기 드라이브를 사용할 수 있는 메커니즘 목록을 크게 확장합니다. 또한 이 방법을 사용하면 4개 사분면 모두에서 기계의 토크를 제어할 수 있습니다.

토크는 모터에 의해 제한됩니다. 이는 장비, 기계 또는 제품의 손상을 방지하는 데 필요합니다. 토크 값은 전기 기계의 회전 방향(정방향 또는 역방향)과 전기 모터의 구현 여부에 따라 4개의 서로 다른 사분면으로 나뉩니다. 각 사분면에 대해 개별적으로 한계를 설정하거나 사용자가 주파수 변환기에서 전체 토크를 설정할 수 있습니다.

비동기식 기계의 모터 모드는 회 전자의 자기장이 고정자의 자기장보다 뒤떨어져 제공됩니다. 회전자 자기장이 고정자 자기장을 초과하기 시작하면 기계는 에너지 방출과 함께 회생 제동 모드로 전환됩니다. 즉, 비동기식 모터가 발전기 모드로 전환됩니다.

예를 들어, 병 뚜껑을 닫는 기계는 병 뚜껑이 과도하게 조이는 것을 방지하기 위해 1사분면(양의 토크가 있는 정방향)의 토크 제한을 사용할 수 있습니다. 메커니즘은 앞으로 이동하고 포지티브 토크를 사용하여 병 뚜껑을 조입니다. 그러나 빈 차량보다 더 무거운 균형추가 있는 엘리베이터와 같은 장치는 2사분면(역회전 및 정토크)을 사용합니다. 캐빈이 최상층으로 올라가면 토크는 속도와 반대가 됩니다. 이는 캐빈보다 무겁기 때문에 리프팅 속도를 제한하고 균형추가 자유 낙하하는 것을 방지하는 데 필요합니다.

이러한 주파수 변환기의 전류 피드백을 사용하면 전류가 증가하면 토크도 증가하므로 전기 모터의 토크 및 전류에 대한 제한을 설정할 수 있습니다. 메커니즘에 더 많은 토크가 필요하면 인버터의 출력 전압이 증가하고 최대 허용 값에 ​​도달하면 감소할 수 있습니다. 이는 비동기식 기계의 벡터 제어 원리를 U/F 원리에 비해 더 유연하고 동적으로 만듭니다.

또한 벡터 제어 및 개방 루프 기능을 갖춘 주파수 변환기는 10Hz의 더 빠른 속도 응답을 제공하므로 충격 부하가 있는 메커니즘에 사용할 수 있습니다. 예를 들어 암석 분쇄기의 경우 하중은 지속적으로 변하며 처리되는 암석의 부피와 치수에 따라 달라집니다.

U/F 제어 패턴과 달리 벡터 제어는 벡터 알고리즘을 사용하여 전기 모터의 최대 유효 작동 전압을 결정합니다.

VU의 벡터 제어는 모터 전류에 대한 피드백으로 인해 이 문제를 해결합니다. 일반적으로 전류 피드백은 주파수 변환기 자체의 내부 변류기에 의해 생성됩니다. 획득된 전류 값을 사용하여 주파수 변환기는 전기 기계의 토크와 자속을 계산합니다. 기본 모터 전류 벡터는 수학적으로 자화 전류(I d)와 토크(I q)의 벡터로 분할됩니다.

인버터는 전기 기계의 데이터와 매개변수를 사용하여 자화 전류(I d)와 토크(I q)의 벡터를 계산합니다. 최대 성능을 달성하려면 주파수 변환기는 I d와 I q를 90° 각도로 분리해야 합니다. sin 90 0 = 1이고 값 1이 최대 토크 값을 나타내기 때문에 이는 중요합니다.

일반적으로 유도 전동기의 벡터 제어는 보다 엄격한 제어를 제공합니다. 속도 조절은 최대 주파수의 약 ±0.2%이며 조절 범위는 1:200에 ​​이르므로 저속 주행 시 토크를 유지할 수 있습니다.

벡터 피드백 제어

피드백 벡터 제어는 개방 루프 VAC와 동일한 제어 알고리즘을 사용합니다. 주요 차이점은 인코더가 있다는 점입니다. 이를 통해 가변 주파수 드라이브는 0rpm에서 200% 시동 토크를 발생시킬 수 있습니다. 이 지점은 하중의 침하를 방지하기 위해 엘리베이터, 크레인 및 기타 리프팅 기계에서 이동할 때 초기 순간을 생성하는 데 필요합니다.

속도 피드백 센서가 있으면 시스템 응답 시간을 50Hz 이상으로 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 속도 제어 범위를 1:1500까지 확장할 수 있습니다. 또한 피드백이 있으면 전기 기계의 속도가 아닌 토크를 제어할 수 있습니다. 일부 메커니즘에서는 토크 값이 매우 중요합니다. 예를 들어 와인딩 머신, 막힘 메커니즘 등이 있습니다. 이러한 장치에서는 기계의 토크를 조절해야 합니다.