交流電機驅(qū)動控制器采用一些常用的方法獲得輸入的交流電機電流,并將其轉(zhuǎn)換成模擬的、可控的頻率。在每種方法中,目標都是允許操作員向定子RMF輸入頻率命令,從而改變轉(zhuǎn)子的速度。實現(xiàn)此目的的主要方法有三種:可變電壓逆變(VVI)、脈寬調(diào)制(PWM)和磁通矢量驅(qū)動。
1、可變電壓逆變
在這種方法中,電源的交流頻率被整流為直流電流,然后以離散的步長增加和減少以模仿正弦波(或真正的交流電流如何振蕩)。這樣,操作員可以調(diào)節(jié)這些步驟以有效地改變電機速度,這些通常被稱為六步逆變器(盡管存在不同的步驟)。下圖顯示了VVI控制器如何向電機發(fā)送階梯式功率的示例,模擬了真正的正弦波:
表示VVI如何實現(xiàn)交流電機速度控制的電壓隨時間變化圖。值得注意的是,如果添加更多步驟,它會更好地近似于真實的正弦波。
2、脈沖寬度調(diào)制
脈沖寬度調(diào)制器電路或PWM是模擬交流振蕩的一種流行方法,因為它們通常提供比可變電壓逆變器更精確的控制。他們通過快速切換電流(或脈沖它)來匹配真實正弦波曲線下的面積來做到這一點?;叵胍幌挛⒎e分,如果任意兩個連續(xù)圖的曲線下面積相等,則它們的積分相等;PWM的目標是使用許多電壓脈沖更準確地近似正弦波的面積,這些脈沖的密度將決定模擬正弦波的大小(從而改變電機速度)。下圖在電壓隨時間變化的圖表上可視化了這些尖峰:
與真實正弦波相比的PWM圖。注意脈沖在沿正弦波移動時如何改變頻率,但以有序、等距的方式進行。
3、矢量通量
磁通矢量驅(qū)動器不僅可以改變電流頻率來改變電機的速度,還可以改變電機的扭矩。他們可以通過利用電機的磁通量(穿過表面的磁力線的數(shù)量,在本例中為線圈)來實現(xiàn)這一點,因為所有感應(yīng)電機中的電流的一部分必須在轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生磁耦合定子。剩余電流是產(chǎn)生扭矩的部分,磁通矢量驅(qū)動器將耦合電流保持在最低水平,同時允許操作員調(diào)整產(chǎn)生扭矩的電流。這說起來容易做起來難,因為控制轉(zhuǎn)矩和磁通電流是分析密集型的,并且需要坐標系之間的連續(xù)轉(zhuǎn)換。
因此,磁通矢量驅(qū)動器需要基于微處理器的控制器、軟件和經(jīng)常編碼的傳感器來精確調(diào)節(jié)獨立電流。這些驅(qū)動器通常提供高達0.3%的速度精度,雖然比其他兩個選項更令人印象深刻,但安裝和運營成本更高。