85
Sektor Elektroenergetyczny 2015
w funkcję zadawania referencji momentowej. W takim trybie działania,
napęd dąży do pracy z zadanym momentem obciążenia. Prędkość wału
silnika zmienia się samoczynnie w określonych granicach – zadanej mini-
malnej i maksymalnej prędkości – jeśli rzeczywisty moment obciążenia
wału jest odpowiednio większy lub mniejszy od określonego referen-
cją. Napędy z przetwornicami częstotliwości (DTC, FVC) mogą starto-
wać z nominalnym obciążeniem wału silnika, w tym także z silnikami
niskoobrotowymi (np. 4 parami biegunów) i miedzianymi klatkami
(silniki o zwiększonym momencie rozruchowym w stosunku do silni-
ków z klatką aluminiową). Na rys. 2. przedstawiono wykres zależności
czasu stabilizowania momentu napędowego silnika w zależności zmiany
referencji (%M
n
) w przetwornicach częstotliwości. Z rys. 2. wynika,
że przetwornice częstotliwości z wektorowym sterowaniem strumienia
(FVC) i bezpośrednim pomiarem prędkości wału silnika (np. enkoderem)
w ciągu 1 ms ustawią odpowiedni prąd i napięcie silnika, przy skokowej
zmianie referencji momentowej od wartości zero do 100%M
n
.
W artykule pominięto przetwornice częstotliwości z falownikami prądo-
wymi, gdyż są one sporadycznie wykorzystywane w napędach przemy-
słowych, a kształtowanie sinusoidalnych prądów falownika jest zagadnie-
niem złożonym i wymaga oddzielnego omówienia [2].
x x x
Właściwości przetwornic częstotliwości maksymali-
zujące sprawność napędów
Wprzetwornicach częstotliwości o zaawansowanych algorytmach stero-
wania napędami wykorzystywane są funkcje maksymalizujące zarówno
sprawność przetwornic, jak i silnika. Urządzenia z dwupoziomowymi
falownikami napięciowymi są obecnie wykorzystywane do napędów z sil-
nikami indukcyjnymi małych i dużych mocy. Przetwornice mają zaimple-
mentowany przez producenta algorytm przełączania tranzystorów IGBT
falownika do wytwarzania napięcia przemiennego (rodzaj modulacji sze-
rokości impulsów). Przykładowo, modulacja nieciągła MSI60
°
(według
firmy Danfoss) powoduje zmniejszenie strat dynamicznych (przełączania)
tranzystorów IGBT falownika o
1
/
3
w stosunku do ciągłej modulacji MSI.
Rys. 3. przedstawia przebieg: czasowy napięcia fazowego U i harmoniczne
podstawowe napięć międzyfazowych falownika (silnika) w modulacji nie-
ciągłej MSI60
°
. Z wykresu wynika, że stosując modulację szerokościową
MSI60
°
, przy współczynniku głębokości modulacji M= 1, uzyskuje się
międzyfazowe napięcie zasilania silnika równe napięciu sieci zasilającej
przetwornicę częstotliwości. Wmodulacji sinusoidalnej ciągłej, przy tym
współczynniku, napięcie silnika jest obniżone o 13%w stosunku do napię-
cia sieci zasilania i aby je powiększyć trzeba zastosować przemodulowanie
(M>1). Z rys. 3. wynika również, że w
1
/
3
okresu harmonicznej podsta-
wowej napięcia fazowego falownika nie występują przełączenia tranzysto-
rów IGBT, dzięki czemu wzrasta sprawność przetwornicy częstotliwości.
Sprawność silnika klatkowego i jego właściwości dynamiczne w napędzie
z przetwornicą częstotliwości w dużej mierze zależą od wprowadzonych
do oprogramowania przetwornicy danych elektrycznego schematu zastęp-
czego silnika. Do pomiaru wybranych parametrów wykorzystywana jest
procedura AMA (ang.
Automatic Motor Adaptation
). Umożliwia ona pomiar
rezystancji i indukcyjności silnika przy nieruchomym wale.
W czasie pomiaru nie jest wytwarzany moment napędowy, a silnik przed
pomiarem powinien być zimny. Procedura AMA sprawdza się zwłaszcza
REKLAMA
