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AC–Inductiemotoren
Motorslip en hoe dit te minimaliseren
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De AC–inductiemotor wordt dikwijls het werkpaard van de industrie genoemd. Dit
komt door zijn gebruiksvriendelijke en sterke constructie, door het gemakkelijk
onderhoud en de rendabele prijs. Deze factoren hebben de standaardisatie en de
ontwikkeling bevorderd van een productie-infrastructuur die geleid heeft tot een
brede waaier van motoren; meer dan 90 procent van alle motoren die wereldwijd in
de industrie gebruikt worden, zijn wisselstroominductiemotoren.
Ondanks zijn populariteit, heeft de AC–inductiemotor twee principiële
beperkingen: de standaardmotor heeft geen constant toerental onder alle
omstandigheden en hij is niet inherent in staat om te werken onder variabele
toerentallen. Deze beide beperkingen behoeven verdere aandacht, omdat de eisen
die aan de kwaliteit en aan de nauwkeurigheid van motoren/aandrijftoepassingen
gesteld worden, steeds toenemen. Dit artikel licht de reden van de eerste
beperking – het slippen – toe en manieren om die te minimaliseren. Eveneens
worden de beste methodes beschreven om het motortoerental te controleren met
vermogenelektronica, samen met de technologie om de negatieve effecten van de
slip te minimaliseren.
Motorslip is noodzakelijk voor koppelopbouw
Een AC–inductiemotor bestaat uit twee basiselementen – stator en rotor. De
statorconstructie is samengesteld uit gelamineerd staal dat gemodelleerd is om
polen te vormen. Spoelen uit koperdraad zijn rond deze polen gewikkeld. Deze
primaire windingen zijn verbonden met een spanningsbron om een roterend
magnetisch veld te produceren. Draaistroommotoren met gescheiden windingen op
een afstand van 120 elektrische graden zijn normaal voor industrieel,
commercieel en residentieel gebruik. De rotor is gemaakt van gelamineerd staal
over een stalen as als kern en de radiale groeven rond de gelamineerde periferie
bevinden zich in gegoten aluminium of kopergeleiders die op het einde
kortgesloten zijn en parallel met de as aangebracht werden. De constructie van
de rotorstaven lijkt op een kooi; vandaar de welbekende naam,
kooirotor–inductiemotor. De naam “inductiemotor” komt van de wisselstroom (AC)
die “geïnduceerd” wordt in de rotor door de roterende magnetische flux die in de
stator geproduceerd wordt. Het motorkoppel ontstaat door de interactie van
stromen die vloeien in de rotorstaven en het roterende magnetisch veld in de
stator. Bij de reële werking blijft de rotorsnelheid steeds achter op de
snelheid van het magnetische veld, wat de rotorstaven toelaat magnetische
krachtlijnen te snijden en een nuttig koppel te produceren. Dit verschil in
snelheid wordt slip genoemd. Slip neemt dus toe met de belasting en is
noodzakelijk voor het opbouwen van het koppel.
Slip is afhankelijk van de motorparameters
Volgens de formele definitie, is de slip van een inductiemotor:
waarbij
ns = synchroon toerental
n = werkelijk toerental
Bij kleine waarden van motorslip, is de slip (s) proportioneel met de
rotorweerstand, de stator spanningsfrequentie, en het belastingskoppel – en is
omgekeerd evenredig met het kwadraat van de voedingsspanning. De traditionele
manier om het toerental van een gewikkelde rotor van een inductiemotor te
regelen bestaat erin de slip te verhogen door weerstand in het rotorcircuit bij
te voegen. De slip van motoren met lage vermogens is groter dan die met hoge
vermogens omdat de rotorweerstand van kleinere motoren groter is. Zoals men in
tabel 1 kan zien, hebben kleinere motoren en traag draaiende motoren een
relatief grotere slip. Nochtans bestaan ook zware motoren met grote slip en
lichte motoren met kleine slip. Men kan zien dat de slip bij volle belasting
varieert van minder dan één procent (in motoren met hoog vermogen) tot meer dan
vijf procent (bij motoren met fracties van vermogen). Deze variaties kunnen
problemen opleveren bij de belastingsverdeling wanneer motoren van verschillend
formaat mechanisch gekoppeld worden. Bij geringe belasting, is de verdeling
nagenoeg correct maar bij volle belasting neemt de motor met de kleinste slip
een groter aandeel van de belasting dan de motor met de grotere slip. Zoals in
figuur 2 getoond wordt, daalt de snelheid van de rotor in verhouding met het
belastingskoppel. Dit betekent dat de rotorslip evenredig toeneemt. Er is een
relatief grote rotorimpedantie nodig voor een algemeen (volle spanning) goed
startgedrag (wat betekent groot koppel tegen lage stroom), en er is een lage
rotorimpedantie nodig voor geringe slip bij vollast–snelheid en groot
bedrijfsrendement. De grafiek in figuur 3 toont hoe een hogere rotorimpedantie
in motor B de startstroom verlaagt en het startkoppel vergroot – maar het
veroorzaakt een grotere slip dan in de standaardmotor A.
Methodes om de slip te verminderen
Het gebruik van synchrone motoren, reluctantiemotoren of motoren met
permanente magneten kunnen het probleem van de slip oplossen, omdat bij deze
drie motortypes geen meetbare slip optreedt. Synchrone motoren worden gebruikt
bij toepassingen met een zeer groot of een klein vermogen, maar in mindere mate
in het middenvermogenbereik, waarin veel typisch industriële toepassingen
liggen. Reluctantiemotoren worden ook gebruikt, maar hun verhouding
output/gewicht is niet bijzonder goed en zij zijn daarom minder competitief dan
de kooirotor–inductiemotoren. Er bestaat een potentiële groeimarkt voor motoren
met permanente magneten (PM) – samen gebruikt met elektronisch regelbare
snelheidsregelingen (ASD’s = adjustable speed drive). De voornaamste voordelen
zijn: nauwkeurige snelheidscontrole zonder slip; hoog rendement met lage
rotorverliezen; en de flexibiliteit van het kiezen van een zeer laag
basistoerental (wat het gebruik van tandwielkasten elimineert). Het gebruik van
PM–motoren blijft beperkt tot bepaalde speciale toepassingen, vooral wegens de
hoge kosten en een gebrek aan standaardisatie. Het kiezen voor een
overgedimensioneerde AC–inductiemotor is een tweede manier om slip te reduceren.
Waarom? – omdat grotere motoren typisch een kleinere hoeveelheid slip hebben, en
omdat de slip afneemt bij een gedeeltelijke (eerder dan een volle)
motorbelasting. Voorbeeld: zie tabel 1. Het vereiste vermogen is 15 kW bij
ongeveer 1000 tpm en er is een snelheidsnauwkeurigheid vereist van meer dan 1,4
procent. We weten dat een motor van 15 kW een slip heeft van 3,0 procent. Kunnen
we een nauwkeurigheid van 1,3 procent bereiken met een motor van 18,5 kW? De
slip bij volle belasting van de 18,5 kW motor is 1,5 procent, maar de belasting
bedraagt slechts 15/18,5 = 0,81. De slip zal 81 procent zijn van 1,5 en evenaart
1,2 procent, wat voldoet aan de gestelde eisen. De nadelen van het
overdimensioneren zijn: met de zwaardere motor is er ook een hoger
energieverbruik en een grotere investering en werkingskost.
De variabele AC–snelheids-aandrijving
De inherente beperkingen van de wisselstroom–inductiemotor die we bij het
begin van dit artikel vernoemd hebben – geen constante snelheid en geen
snelheidscontrole – kunnen opgelost worden door gebruik te maken van variabele
snelheidsaandrijving (VSD = variable speed drive). De meeste gebruikelijke
AC–aandrijvingen van vandaag zijn gebaseerd op pulsbreedte–modulatie (PWM =
pulse-width modulation). De vaste AC–lijnspanning van 50 Hz of 60 cycli per
seconde van het verdeelnet wordt gelijkgericht, gefilterd, en dan omgezet in een
variabele spanning en frequentie. Als deze output van de frequentieomvormer
verbonden wordt met een AC–motor, dan is het mogelijk de motorsnelheid te
regelen. Door het gebruik van een AC–aandrijving voor het regelen van het
motortoerental, zijn er veel toepassingen waar de motorslip geen probleem meer
vormt. De snelheid van de motor is niet de voornaamste controleparameter; het
zou veeleer het vloeistofniveau (zoals in fig. 4), de luchtdruk, de
gastemperatuur – of iets anders – kunnen zijn. Er blijven nog een hele reeks
aandrijftoepassingen over waar grote statische snelheidsnauwkeurigheid en/of
dynamische snelheidsnauwkeurigheid vereist zijn. Dergelijke toepassingen zijn
drukmachines, hijskranen, liften, enz. Er zijn ook veel machines en
transportbanden waar de snelheidsregeling tussen secties, die door aparte
motoren worden aangedreven, gesynchroniseerd moet worden. In plaats van
overgedimensioneerde motoren te gebruiken om de snelheidsfout veroorzaakt door
slip te elimineren, is het misschien beter sectioneel aangedreven line-ups met
aparte omzetters voor elke afzonderlijke motor te gebruiken. De omzetters worden
verbonden met een DC–stroomrail met een gemeenschappelijke gelijkrichter. Dit is
een zeer energie-efficiënte oplossing, omdat de aandrijfsecties van de machine
de remenergie van vertragende eenheden kunnen gebruiken (regeneratie). Om het
effect van motorslip te verminderen kan slipcompensatie aan AC–aandrijvingen
toegevoegd worden. Een belastingskoppel–signaal wordt aan de snelheidscontroller
toegevoegd om de uitgangsfrequentie proportioneel met de belasting te verhogen.
Slipcompensatie kan geen 100 procent van de slip zijn tengevolge van de
variaties van de rotortemperatuur die overcompensatie en onstabiele regeling
kunnen veroorzaken. Maar de compensatie kan nauwkeurigheden bereiken tot 80
procent, waarmee bedoeld wordt dat de slip kan herleid worden van 2,4 procent
naar ongeveer 0,5 procent.
Vector- en directe koppelcontrole
De recentste technologieën met hoog rendement op het vlak van aandrijvingen
met regelbaar toerental zijn vectorcontrole en directe koppelcontrole, DTCTM
(direct torque control). Beide gebruiken een soort motormodel en aangepaste
controlealgoritmen om het motorkoppel en de flux te controleren, in plaats van
de spanning– en frequentieparameters die gebruikt worden in PWM–aandrijvingen.
Het verschil tussen de traditionele vectorcontrole en DTC is dat DTC geen vast
schakelpatroon heeft voor elke spanningscyclus. DTC, een technologie met
eigendomsrecht van ABB, schakelt, in plaats daarvan, de omzetter volgens de
behoeften van de last: 40 000 keer per seconde wordt het schakelpatroon
berekend/aangepast. Dit maakt DTC bijzonder snel bij veranderende belastingen en
minimaliseert het effect van drastische snelheidsveranderingen, eens dat het
proces aan de gang is.
Wat is directe koppelcontrole, DTC?
DTC is een geoptimaliseerd principe van de AC-aandrijvingcontrole, waarbij
de wisselrichter rechtstreeks de flux en de koppelvariabele van de
motor/belasting controleert. Bij DTC-controle zijn de gemeten inputwaarden de
motorstroom en de DC-Bus spanning. De spanning en de stroomsignalen zijn
inputgegevens voor een nauwkeurig motormodel, dat om de 25 microseconden een
exacte reële waarde produceert van de statorflux en van het koppel. De berekende
koppel en fluxwaarden worden in de omvormer vergeleken met de werkelijk gemeten
waarden. Het resultaat van deze vergelijking wordt iedere 25 microseconden
geüpdatet en zij geven aan of het koppel of de flux al dan niet veranderd moeten
worden. Afhankelijk van de output van deze vergelijkingen, bepaalt de
schakellogica onmiddellijk de optimale schakelposities van de omzetter. Dit
betekent dat elke afzonderlijke spanningspuls apart bepaald werd op “atomair
niveau.” De schakelpositie van de omzetter bepaalt op zijn beurt de
motorspanning en stroom, die, op hun beurt, het motorkoppel en de flux
beïnvloeden (omdat deze controlelus gesloten is, is de behoefte aan encoders in
de meeste toepassingen uitgesloten). De reden waarom DTC–regeling sneller
reageert dan PWM–regeling, wordt in fig. 7 getoond. In punt A draait de motor
met laag koppel en de last neemt stapsgewijs toe tot hoge last. Het hoger koppel
wordt bij de PWM–controle bereikt door het gereduceerd toerental van A naar B.
Dit is een vrij trage procedure. Bij DTC–controle wordt het hoger koppel bereikt
door directe toename van het koppel van A naar C en deze procedure is ongeveer
tien maal (10x) sneller dan deze van de PWM–controle. Slipcompensatie met DTC is
ogenblikkelijk en het creëert een nauwkeurigheid, die typisch 10 procent is van
nominale motorslip. Dat betekent een toerentalnauwkeurigheid van 0,1 tot 0,5
procent. Dit laat het gebruik van DTC toe in talrijke toepassingen waar eerder
een vectorcontrole met snelheidsterugkoppeling van de motor nodig was. Voor
toepassingen met een nog hogere nauwkeurigheid, is het mogelijk een pulsencoder
toe te voegen aan de DTC–aandrijving.
Moteurs
asynchrones
Glissement: comment le minimiser
Le moteur asynchrone est souvent qualifié de cheval de trait de l’industrie
parce qu’il offre aux utilisateurs une construction simple et robuste, une
maintenance aisée, le tout à un prix économique. Ces facteurs ont stimulé sa
standardisation et le développement d’une infrastructure de fabrication qui a
conduit à de vastes parcs de moteurs. Plus de 90% de l’ensemble des moteurs
utilisés de par le monde dans l’industrie sont des moteurs asynchrones.
Malgré cette popularité, le moteur asynchrone présente deux restrictions de
base: le moteur standard n’est pas une véritable machine à vitesse constante, il
est intrinsèquement incapable de fournir un fonctionnement à vitesse variable.
Ces deux restrictions méritent d’être prises en compte d’autant que les
exigences en termes de qualité et de précision des applications
moteur/entraînement ne cessent de croître. Cet article explique la raison de la
première restriction – le glissement – et propose différentes façons pour le
minimiser. Il vous présentera aussi les meilleures méthodes pour contrôler la
vitesse du moteur avec l’électronique de puissance désormais disponible, y
compris la technologie visant à minimiser les effets négatifs du glissement.
Le glissement du moteur pour la création d’un couple
Un moteur asynchrone comprend deux éléments de base, le stator et le rotor. La
structure du stator est composée de tôles d’acier, usinées pour former des
pôles. Des bobines de fil de cuivre sont enroulées autour de ces pôles. Ces
enroulements primaires sont connectés à une source de tension pour produire un
champ magnétique tournant. Les moteurs triphasés dotés d’enroulements espacés de
120 degrés électriques sont standard pour une utilisation industrielle,
commerciale et résidentielle. Le rotor est un autre assemblage de tôles
disposées autour d’un arbre en acier. Les ancoches radiales réalisées sur la
périphérie des tôles abritent des barres rotoriques, des conducteurs en
aluminium coulé ou en cuivre, raccourcies aux extrémités et positionnées
parallèlement à l’arbre. L’agencement des barres rotoriques ressemble à une cage
d’écureuil, d’où le célèbre nom de moteur asynchrone à cage d’écureuil. Le nom
‘moteur asynchrone’ provient du courant alternatif’ ‘induit’ dans le rotor par
le flux magnétique tournant généré dans le stator.
Le couple du moteur naît de l’interaction des courants circulant dans les barres
rotoriques et du champ magnétique rotatif du stator. En fonctionnement réel, la
vitesse du rotor est toujours à la traîne par rapport à la vitesse du champ
magnétique, permettant ainsi aux barres rotoriques de couper les lignes de force
magnétiques et de produire un couple utile. Cette différence de vitesse est
appelée la vitesse de glissement. Le glissement augmente avec la charge et est
nécessaire à la production d’un couple.
Le glissement dépend des paramètres du moteur
Selon la formule, le glissement d’un moteur asynchrone est :
Avec
ns = vitesse synchrone
n = vitesse réelle
Pour les faibles valeurs de glissement de moteur, le glissement (S) est
proportionnel à la résistance du rotor, à la fréquence de la tension du stator
et au couple de charge. Il est inversement proportionnel au carré de la tension
d’alimentation. La méthode traditionnelle pour contrôler la vitesse d’un moteur
asynchrone à rotor bobiné consiste à augmenter le glissement en ajoutant une
résistance dans le circuit rotorique. Le glissement des moteurs de faible
puissance est plus élevé que celui de moteurs de haute puissance en raison de la
résistance plus élevée de l’enroulement rotorique des moteurs plus petits. Comme
le montre le Tableau 1, les moteurs plus petits et les moteurs à plus faible
vitesse ont généralement un glissement relatif plus élevé. Cependant, il existe
aussi des grands moteurs à grand glissement et des petits moteurs à faible
glissement. Vous constaterez qu’un glissement à pleine charge varie de moins
d’un pour-cent (dans les moteurs de grande puissance) à plus de cinq pourcent
(dans les moteurs de faible puissance). Ces variations peuvent induire des
problèmes de partage de charge lorsque des moteurs de tailles différentes sont
reliés mécaniquement. A faible charge, le partage est pour ainsi dire correct
mais, à pleine charge, le moteur présentant un glissement plus faible assume une
plus grande part de la charge que le moteur présentant un glissement plus
important. Comme le montre le Tableau 2, la vitesse rotorique diminue
proportionnellement au couple de charge. En d’autres mots, le glissement du
rotor augmente dans la même proportion. Une impédance rotorique relativement
élevée est nécessaire pour assurer un bon démarrage direct (pleine tension) du
moteur (couple élevé versus courant faible). Une impédance rotorique faible est
nécessaire pour assurer un faible glissement à la vitesse de pleine charge et
une grande efficacité de fonctionnement. Les courbes de la Figure 3 montrent
comment une impédance rotorique plus élevée dans le moteur B réduit le courant
de démarrage et augmente le couple de démarrage. Cependant, elle entraîne un
glissement plus important par rapport à un moteur standard A.
Méthodes pour réduire le glissement
L’utilisation de moteurs synchrones, moteurs à réluctance ou moteurs à aimant
permanent peut résoudre le problème de glissement parce que ces trois types de
moteurs ne présentent pas de glissement mesurable. Les moteurs synchrones sont
utilisés pour les applications à très grandes et très faibles puissances et,
dans une moindre mesure, dans la gamme des moyennes puissances qui comprend de
nombreuses applications industrielles classiques. Les moteurs à réluctance sont
également utilisés mais leur rapport rendement/poids n’est pas très bon et ils
sont dès lors moins compétitifs par rapport aux moteurs asynchrones à cage
d’écureuil. Les moteurs à aimant permanent, utilisés avec des entraînements
électroniques à vitesse variable, constituent un marché présentant un potentiel
croissant. Leurs principaux avantages sont : un contrôle de vitesse précis sans
glissement, une grande efficacité avec de faibles pertes rotoriques et la
flexibilité du choix d’une très faible vitesse de base (éliminant la nécessité
de boîtes d’engrenages). L’utilisation de moteurs à aimant permanent est
toujours limitée à certaines applications spécifiques, principalement en raison
du coût élevé et du manque de standardisation. Choisir un moteur asynchrone
surdimensionné est une autre façon de réduire le glissement. Pourquoi ? Les
moteurs de plus grande taille ont habituellement un glissement plus faible à
pleine charge et, de plus, le glissement diminue avec une charge moteur
partielle. Prenons par exemple le tableau 1. La puissance requise est de 15 kW à
environ 1000 t/m. La précision de vitesse doit également être inférieure à 1,4
%. Nous savons qu’un moteur de 15 kW présente un glissement de 3,0 %.
Pouvons-nous obtenir une précision de 1,3 % avec un moteur de 18,5 kW ?
Réponse : le glissement à pleine charge du moteur de 18,5 kW est de 1,5 % mais
la charge ne fait que 15/18,5 =0,81. Le glissement sera égal à 81% de 1,5, soit
1,2 %, ce qui rencontre les exigences de l’ensemble. Les inconvénients d’un
surdimensionnement sont les suivants : les moteurs plus grands ont une
consommation d’énergie plus importante et réclament des frais d’investissement
et de fonctionnement supérieurs.
L’entraînement AC à vitesse variable
Les limitations inhérentes au moteur asynchrone dont nous avons parlé en
début d’article – pas de vitesse constante et pas de contrôle de vitesse -
peuvent être résolues en recourant à la régulation à vitesse variable (VSD). Les
entraînements AC les plus courants se basent sur la modulation de la largeur
d’impulsion (PWM). La tension alternative à une fréquence constante de 50 ou 60
cycles par seconde provenant du réseau d’alimentation est redressée, filtrée et
ensuite convertie en une tension variable et une fréquence variable. Lorsque la
sortie de ce convertisseur de fréquence est connectée à un moteur AC, il est
possible d’ajuster la vitesse de ce moteur. Si l’on utilise un entraînement AC
pour ajuster la vitesse du moteur, le glissement de moteur ne posera plus de
problème dans de nombreuses applications. La vitesse du moteur n’est pas le
paramètre de contrôle principal. Ce serait plutôt le niveau du liquide (comme
dans la Fig. 4), la pression de l’air, la température du gaz ou quelque chose
d’autre. Il existe encore de nombreuses applications d’entraînement exigeant une
précision élevée de la vitesse statique et/ou de la vitesse dynamique. Citons
parmi ces applications les presses, les extrudeuses, les machines de papier, les
grues, les élévateurs… Il existe aussi de nombreuses machines et convoyeurs où
le contrôle de vitesse entre les sections entraînées par des moteurs distincts
doit être synchronisé. Au lieu de surdimensionner les moteurs pour éliminer
l’erreur de vitesse provoquée par le glissement, il pourrait être plus judicieux
d’utiliser des ‘line-ups’ à entraînement sectionnel avec des onduleurs distincts
pour chaque moteur distinct. Les onduleurs sont connectés à un jeu de barres de
tension DC alimenté par un redresseur ordinaire. Cette solution est très
efficace sur le plan de l’énergie car les sections de la machine en entraînement
peuvent utiliser l’énergie de freinage des sections en décélération
(fonctionnement en génératrice). La compensation de glissement peut être ajoutée
aux entraînements AC pour réduire l’effet du glissement du moteur. Un signal de
couple de charge est ajouté au contrôleur de vitesse pour augmenter la fréquence
de sortie proportionnellement à la charge. La compensation de glissement ne peut
être égale à 100% du glissement en raison des variations de température du rotor
qui peuvent engendrer une surcompensation et donc un contrôle instable.
Cependant, la compensation peut atteindre des précisions de 80 %, ce qui permet
de réduire le glissement de 2,4% à environ 0,5%.
Le contrôle vectoriel et le contrôle direct du couple
Les dernières technologies de haute performance dans le domaine des
entraînements à vitesse variable sont le contrôle vectoriel et le contrôle
direct du couple (direct torque control), le DTCTM. Toutes deux utilisent un
certain modèlisation du moteur et des algorithmes de contrôle adéquats pour
contrôler le couple et le flux du moteur, au lieu des paramètres de tension et
de fréquence utilisés dans les entraînements PWM. La différence entre le
contrôle vectoriel traditionnel et le DTC, c’est que le DTC n’a pas de modèle de
commutation fixe pour chaque cycle de tension. En revanche, le DTC, une
technologie propriétaire d’ABB, commute l’onduleur en fonction des besoins de la
charge, calculés/ajustés 40.000 fois par seconde. Ceci rend le DTC
particulièrement rapide lors de changements de charge instantanés et minimise le
besoin/l’effet de changements de vitesse dramatiques, lorsque la charge/le
processus est en service.
Que signifie le Direct Torque Control ou DTC ?
Le DTC est un principe de contrôle d’entraînement AC optimisé dans lequel la
commutation de l’onduleur contrôle directement la variable de flux et de couple
d’un moteur/d’une charge. Les valeurs d’entrée mesurées par le contrôle DTC sont
le courant du moteur et la tension et la liaison à courant continu. La tension
est définie à partir de la tension du bus DC et des positions du commutateur de
l’onduleur. Les signaux de tension et de courant constituent les entrées d’une
modèlisation de moteur précis, qui fournit une valeur instantanée précise du
flux statorique et du couple toutes les 25 microsecondes. Des comparateurs de
flux et de couple moteur à deux niveaux comparent les valeurs instantanées aux
valeurs de référence produites par des contrôleurs de référence du couple et du
flux. Les sorties de ces contrôleurs à deux niveaux sont mises à jour toutes les
25 microsecondes. Elles indiquent si le couple ou le flux doit être changé ou
non. En fonction des sorties des contrôleurs à deux niveaux, la logique de
commutation détermine directement les positions de commutation optimales de
l’onduleur. Cela signifie que chaque impulsion de tension est déterminée
séparément au ‘niveau atomique’. Les positions de commutation de l’onduleur
déterminent à nouveau la tension et le courant du moteur qui, à leur tour,
influencent le couple et le flux du moteur (puisque la boucle de contrôle est
fermée, le besoin de codeurs devient superflu dans la plupart des applications).
La raison pour laquelle le contrôle DTC réagit plus vite que le contrôle PWM est
montrée dans la Figure 7. Le moteur fonctionne à faible charge au point A et la
charge augmente par paliers vers une charge élevée. Avec le contrôle PWM,
l’augmentation du couple est obtenue par une réduction de la vitesse de A à B.
Cette procédure est relativement lente. Avec le contrôle DTC, l’augmentation du
couple est obtenue par une hausse directe du couple de A à C. Cette procédure
est environ dix fois plus rapide que le contrôle PWM. Avec le DTC, la
compensation de glissement est instantanée. Elle crée une précision qui est
habituellement de 10 % du glissement nominal du moteur. Cela signifie une
précision de vitesse de 0,1 à 0,5 %. Ceci permet l’utilisation d’entraînements
DTC dans de nombreuses applications nécessitant préalablement un contrôle
vectoriel basé sur un tachymètre. Pour les applications qui requièrent une
précision encore plus importante, il est possible d’ajouter un codeur
d’impulsions à l’entraînement DTC.
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