交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器采用一些常用的方法獲得輸入的交流電機(jī)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(biāo)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(shí)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(dòng)。
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(zhǎng)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)交流電機(jī)速度控制的電壓隨時(shí)間變化圖。值得注意的是,如果添加更多步驟,它會(huì)更好地近似于真實(shí)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?yàn)樗鼈兺ǔL峁┍瓤勺冸妷耗孀兤鞲_的控制。他們通過快速切換電流(或脈沖它)來匹配真實(shí)正弦波曲線下的面積來做到這一點(diǎn)?;叵胍幌挛⒎e分,如果任意兩個(gè)連續(xù)圖的曲線下面積相等,則它們的積分相等;PWM的目標(biāo)是使用許多電壓脈沖更準(zhǔn)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(jī)速度)。下圖在電壓隨時(shí)間變化的圖表上可視化了這些尖峰:
與真實(shí)正弦波相比的PWM圖。注意脈沖在沿正弦波移動(dòng)時(shí)如何改變頻率,但以有序、等距的方式進(jìn)行。
3、矢量通量
磁通矢量驅(qū)動(dòng)器不僅可以改變電流頻率來改變電機(jī)的速度,還可以改變電機(jī)的扭矩。他們可以通過利用電機(jī)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),因?yàn)樗懈袘?yīng)電機(jī)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(dòng)器將耦合電流保持在最低水平,同時(shí)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?yàn)榭刂妻D(zhuǎn)矩和磁通電流是分析密集型的,并且需要坐標(biāo)系之間的連續(xù)轉(zhuǎn)換。
因此,磁通矢量驅(qū)動(dòng)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(dú)立電流。這些驅(qū)動(dòng)器通常提供高達(dá)0.3%的速度精度,雖然比其他兩個(gè)選項(xiàng)更令人印象深刻,但安裝和運(yùn)營(yíng)成本更高。