工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新技術的快速發(fā)展,推動變頻器行業(yè)加速向智能化、數(shù)字化方向邁進。變頻器不僅具備調(diào)速和節(jié)能功能,還能融合遠程監(jiān)控、故障預測和自適應控制等技術,顯著提升設備的運行效率和穩(wěn)定性,同時降低能耗和排放。這些特性使其更符合國際節(jié)能減排目標要求。
極海2.2kW高性能矢量變頻器參考方案介紹
極海G32R501 2.2kW高性能通用矢量變頻器參考方案,主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流同步電機的速度和轉(zhuǎn)矩。采用高性能的矢量控制技術,低速高轉(zhuǎn)矩輸出,具有良好的動態(tài)特性、超強的過載能力、增加了用戶可編程功能及后臺監(jiān)控軟件,通訊總線功能,支持多種PG卡等,組合功能豐富強大,性能穩(wěn)定。
可用于紡織、造紙、拉絲、機床、包裝、食品、?風機、水泵及各種自動化生產(chǎn)設備的驅(qū)動。
方案部分參數(shù)
變頻器原理圖
軟硬件介紹?
G32R501 2kW變頻器參考方案,由功率板、控制板、按鍵顯示板組成。
變頻器實物圖
本方案搭載無感觀測器,實現(xiàn)高性能無感FOC控制,可實現(xiàn)調(diào)速范圍:1:200;轉(zhuǎn)速精度:±0.5%;轉(zhuǎn)矩精度:5Hz以上±0.5%
變頻器無感控制圖
方案優(yōu)勢?
■??支持零速度切換,瞬停不停,提高設備運行的穩(wěn)定性、安全性和連續(xù)性
■??支持電機參數(shù)靜態(tài)辨識(電阻/電感/磁鏈)
■??同步電機驅(qū)動超強過載能力(可調(diào)可設),提供更高靈活性和可靠性
■??載波頻率:0.8kHz~16kHz,可根據(jù)負載特性自動運行,在控制精度、噪聲、效率和適應性等方面具有顯著優(yōu)勢
■??PI自整定:模型參考自適應,自動優(yōu)化控制參數(shù),提高控制精度、動態(tài)響應和系統(tǒng)穩(wěn)定性
采用G32R501芯片在240MHz主頻下,單核FLASH中運行時(路徑:ITCM → FACC → Flash),控制環(huán)路周期:62.5μs,優(yōu)化等級為O2狀態(tài)下,環(huán)路執(zhí)行時間:<19.8μs(同類產(chǎn)品執(zhí)行時間為24μs)。
正反轉(zhuǎn)零速切換
支持正反轉(zhuǎn)運行,實現(xiàn)零速度自由切換。通過優(yōu)化控制策略在正反轉(zhuǎn)切換時設置合理的過渡區(qū)和切換邏輯,實現(xiàn)電機在零速時的平滑切換,并采用狀態(tài)機的滯環(huán)切換方案,確保電機在正反轉(zhuǎn)切換時不會出現(xiàn)機械特性反轉(zhuǎn)。
IPD初始位置檢測
采用脈沖注入法:假定轉(zhuǎn)子處于某一位置建立?dq 坐標系,將 0-360 電區(qū)間劃分成 N 份,在每個區(qū)間打出等幅值脈沖并采集AB相電流。由于轉(zhuǎn)子磁效應會影響電流變化率,和 S 極方向相同方向的電流變化率越大,和 N 極相同方向電流的變化率越小,找出電流變化率最大的脈沖對應的電角度,再疊加上代碼假定的初始角度,即為轉(zhuǎn)子的初始位置,在此基礎上還可利用增量式光電編碼器數(shù)值做抖動補償。
參數(shù)辨識
支持電機參數(shù)靜態(tài)辨識(電阻/電感/反電動勢(磁鏈)),PI參數(shù)自整定,無需人工調(diào)試,一鍵運行。
■??電阻識別技術:采用直流注入法,給電機繞組施加直流電壓,測量繞組中的直流電流,根據(jù)歐姆定律計算電阻,并對電流和電壓進行低通濾波。
■??電感識別技術:采用脈沖電壓法,在準確的兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的 d、q 軸上注入正反向的高頻脈沖電壓,依據(jù)電壓方程計算出 d、q 軸電感。
■??反電動勢識別技術:采用狀態(tài)觀測器,通過對電機轉(zhuǎn)子位置、速度和電流等狀態(tài)的估計,實現(xiàn)對反電動勢的觀測和估計。
■??PI參數(shù)自整定:通過建立閉環(huán)電機模型,引入臨界增益和臨界周期來確定最佳的Kp和Ki值。
通過以上技術,可實現(xiàn)無傳感器高精度控制。
G32R501芯片特性
■??內(nèi)核與存儲:基于Cortex-M52雙核架構(gòu),主頻250MHz,配備緊耦合內(nèi)存(ITCM、DTCM)、I/D-Cache,F(xiàn)lash預取,實時性能高;
■??擴展指令:極海自研紫電數(shù)學指令擴展單元,支持CRC運算、Viterbi、三角函數(shù)、除法、開方等數(shù)學運算;
■??增強型控制外設:
- 16個PWM通道,多通道同步性能高,助力低速精準電機控制;
- 靈活的IP聯(lián)動功能,PWM模塊具有額外兩個比較子模塊(CMPC、CMPD)專門用于產(chǎn)生同步事件,可在計數(shù)器任意時刻產(chǎn)生事件,同步事件可傳遞至任一PWM模塊同步PWM相位,并觸發(fā)ADC開始采樣;
■??高精度模擬外設:
- 3個3.45MSPS的12-bit高速ADC,快速準確采集模擬信號,減小信號延遲;
- ADC支持3.3V/2.5V內(nèi)部參考源,2.5V參考源時,電壓分辨率可提升32%,提高反饋信號采樣精度;
■?豐富通信接口:CAN×2、I2C×1、UART×2、SPI×2、QSPI×1、LIN、PMBus×1。
極海G32R501 2kW高性能矢量變頻器量產(chǎn)級參考方案,涵蓋完整的軟硬件設計,可提供全功能軟件固件和變頻器控制上位機PC調(diào)試工具,支持參數(shù)設置、JOG調(diào)試、故障排查、波形分析等功能;方案配有詳細使用指南,方便工程師快速進行上手使用、性能評估以及二次開發(fā)。