Исходя из выше приведенной схемы , контроль и управление за перечисленными сигналами , поручают микроконтроллеру.
Следовательно имея частоту в 50 гц. скорость определится парой полюсов ( 3000 об./мин,1500 об/мин, 750….) . Но имеется и возможность менять скорость поля – изменяя частоту токов в обмотках . Эту задачу решают преобразователи частоты (ПЧ). Структура преобразователя частоты (ПЧ) включает в себя : источник питания микроконтроллера , связь с клавиатурой , индикацией . Архитектура микроконтроллера позволяет реализовать : связь с ЖКИ , организацию обмена по интерфейсу RS- 232 , выполнить ШИМ — модуляцию и еще множество других возможностей. Учитывая возможности микроконтроллера, получается следующая структурная схема электропривода (один из множества вариантов реализации) приведен на рисунке :
АД— асинхронный электродвигатель , ДС (датчик скорости). ЦП— центральный процессор.
1. Выпрямитель. 2. Фильтр. 3. Шесть (транзисторов IGBT или MOSFET ) в ключевом режиме ШИМ. Форма выходного напряжения представляет собой высокочастотную двух полярную последовательность прямоугольных импульсов (обмотки статора подключаются поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя).
Рис 1. И-инвертор. В-выпрямитель. LC – фильтр. V1-V6 — транзисторы. D1-D6 –диоды. М-мотор (двигатель).
Принцип получения переменного тока преобразователем частоты .В основе лежит принцип ШИМ (широтно-импульсной модуляции) :
Если ключи ( номера приведены рис.1) коммутировать (открывать) как на (рис.2) , то получится форма фазных напряжений как на (рис.3) . На каждом интервале времени относительная ширина импульса изменяется , а значит изменяется среднее ( за интервал времени) напряжение — рис.3 :
Если чаще производить коммутацию (открывать транзисторы),то получим ступенчатую кривую приближающуюся к плавной — Рис. 4 :
На рисунке ниже (показан один из вариантов) готовой платы ПЧ ( частотного преобразователя):
Скоростью асинхронного двигателя ( коротко замкнутым ротором ) и моментом на валу, развиваемого двигателем важно управлять . Но для асинхронного двигателя есть проблема
( регулировки момента на валу) , которую нельзя решить, если не контролировать поток статорных обмоток . Для контроля потока используют датчики тока (датчик Холла) :
В- магнитная индукция (поток).
После измерения потока производиться математический расчет ( согласно алгоритму микроконтроллера) момента на валу и скорости вращения ротора . Однако более точную регулировку скорости (1:10000) можно достичь за счет обратной связи , если на валу двигателя установить датчик скорости:
Что касается микроконтроллеров , то компании (Intel, Texas Instruments, Analog Devices.) поставляют микроконтроллеры для управления двигателями ( DSP-микроконтроллеры). У них производительность центрального процессора (более 20 млн.оп./сек). Они содержат ряд периферийных устройств сопряжения контроллера с инвертором и датчиками обратных связей (в архитектуре есть и универсальные генераторы периодических сигналов, выполняющие алгоритмы векторной широтно-импульсной модуляции).