向量變頻器應用方案賦能工業自動化發展

作者 : Artery

雅特力向量變頻器應用方案採用AT32F421系列超值型ARM Cortex-M4微控制器…

隨著工業自動化的要求不斷提高和節能的宣導,變頻器的應用越來越廣泛,在電力、水泥、電梯、礦山、冶金、交通等現代領域得到了前所未有的推廣和應用。在過去的幾年內變頻器市場一直呈現著較高成長趨勢。近年來,變頻器市場正保持著12~15%的成長率,預計5年之內,變頻器市場需求仍將持續保持成長率10%以上。

變頻器是應用變頻技術與微電子技術,透過改變馬達工作電源頻率的方式來控制交流馬達的電力控制設備。MCU作為變頻驅動控制的核心元件,根據馬達的實際需要來提供其所需要的電源電壓。隨著高性能微處理器的應用及控制技術的發展,變頻器進一步實現小型輕量化、高性能化和多功能化,以及無公害化。

變頻器可以分為通用變頻器和向量變頻器,向量變頻器採用向量控制方式,屬於高性能控制方式,基於非同步馬達的按轉子磁鏈定向的動態數學模型,其控制原理類似直流馬達。向量變頻器控制精度更高,低速輸出扭矩更大。

在面對要求高速回應的工作機械時,如工業機器人,驅動系統在速度回應上至少需要100rad/s,向量變頻器速度回應值最高能達到1,000rad/s,可保證機器人驅動系統快速、精確地工作。向量變頻器經常應用於重負載啟動的場域,例如大功率輸送帶、升降機等。通用型變頻器在此類場景較不適用,由於啟動時負載過重,輸出扭矩不足,將導致馬達無法啟動,使其發生馬達堵塞或變頻器過流等故障情形。

向量變頻控制的扭矩大、扭矩輸出平穩,噪音小、效率高。但是控制演算法複雜、運算量較大,對MCU性能有一定要求。雅特力向量變頻器應用方案採用AT32F421系列超值型ARM Cortex-M4微控制器,M4核心可媲美M0價格,主頻高達120MHz,最高可支持64KB閃存記憶體(Flash)及16KB隨機存取記憶體(SRAM),提供豐富介面與各種功能,可實現高性能、高精度的馬達驅動控制。

AT32F421C8T7作為變頻驅動控制的核心元件,透過控制變頻器中的IGBT、電流感測器達到節能、調速的目的,並實現變頻器的保護功能,如過流、過壓、超載保護等。AT32F421具有高速GPIO處理回應速度,以及快速ADC轉換速率,高達2MHz以上,極大的提高了變頻器的回應速度,可以對轉矩進行精確控制,具有系統回應快,調速範圍廣,加減速性能好等特點。在對轉矩控制要求高的場合,具備優越的控制性能。

 

 

 

 

發表評論