Chiarimenti Sugli Inverter

[angialma]

Sto cercando di capire come funzionano gli inverter, riporto quello che ho capito fin'ora e vorrei sapere se faccio confusione.

Sia l’inverter scalare, sia quello vettoriale possono funzionare a catena aperta ed a catena chiusa: lo scalare in ogni caso modifica solo ampiezza e frequenza della tensione di statore, può farlo a catena aperta, quindi senza conoscere la velocità reale del motore e può farlo a catena chiusa, quindi operando in retroazione sulla base della misura di velocità rilevata in uscita dal motore.

Nell'inverter vettoriale la variazione della frequenza e del valore efficace di corrente avvengono

unitamente ad una variazione della fase.

Il vettoriale può anch’esso funzionare a catena aperta, cioè valutando indirettamente la velocità reale del motore oppure a catena chiusa, sulla base del valore della velocità rilevata in uscita dal motore.

La scelta tra anello aperto ed anello chiuso influenza l’accuratezza del risposta dell’inverter, la scelta tra scalare e vettoriale sulla rapidità di reazione dell’inverter.

Se si vuole controllare il riempimento di una tubazione per evitare il colpo d’ariete (come negli impianti di irrigazione) è necessario operare ad anello chiuso perché serve la rapidità di reazione, ma uno scalare è sufficiente in quanto non è necessario il controllo dei parametri vettoriali dell’alimentazione.

Ho capito bene?

[Livio Orsini]

angialma se usi caratteri un poco più grandi rendi la vita più facile anche ai vecchietti come me

Il vettoriale può anch’esso funzionare a catena aperta, cioè valutando indirettamente la velocità reale del motore oppure a catena chiusa, sulla base del valore della velocità rilevata in uscita dal motore.

La regolazione con controllo vettoriale della corrente si basa sulla conoscenza della posizione angolare dello statore rispetto al rotore. Per ottenere questa informazione si misura la posizione reale del rotore rispetto ad un punto fisso dello statore.

Questo avviene per mezzo di un tasduttore di posizione, tipicamente un resolver o anche un ecoder incrementale.

Questo tipo di regolazione si intende come regolazioen ad anello chiuso. La reazione di velocità è un sottoprodotto della regolazione di corrente.

Il controllo vettoriale si può ottenere, con minor precisione, anche ad anello aperto. Un modello matematico del motore stima la posizione presunta del rotore rispetto al punto di riferimento. Con le attuali tecnologia anche questa regolazione risulta parecchio precisa ed affidabile, tanto che si può anche effeture un controllo di coppia, sebbene con alcune limitazioni.

Se si vuole controllare il riempimento di una tubazione per evitare il colpo d’ariete (come negli impianti di irrigazione)...

E' sufficiente un controllo scalare (V/f) ad anello aperto con partenza graduale. Nelle mie esperienze una rampa di accelerazione-decelerazione, oppurtunamente tarata, è stata sufficiente per evitare questo dannoso fenomeno. Anzi, in alcuni cas,i il solo uso di un soft starter ha risolto il problema.

Modificato: 19 aprile 2012 da Livio Orsini

[angialma]

Ringrazio per la risposta.

Vorrei sapere se ho capito in cosa consiste il tuning o l’auto tuning di un inverter.

Ho capito questa cosa:

Il tuning dell’inverter consiste nel configurare l’inverter in modo che l’inverter sa come reagire nelle situazioni in cui può venire a trovarsi, ad esempio associando la frequenza alla portata d’acqua di riempimento di un pozzo:

portata d’acqua di riempimento del pozzo è 1,2 m/s, la frequenza dovrà essere 50 Hz;

portata 1,1 m/s, frequenza 48 HZ;

portata 1 m/s, portata 46 hz ecc .

Se l’inverter è dotato di autotuning è in grado di definire da solo come associare la frequenza alla portata di riempimento, in generale sa adattarsi in unzione delle situazioni in cui viene a trovarsi.

E’ questo?

[Livio Orsini]

E’ questo?

No!

Quello che alcuni chiamano tuning è, detto in italiano standard, l'ottimizzazione dei parametri dell'inverter accoppiato a quel motore per quella applicazione.

Per esempio se usi un V/f dovrai stabilre la pendenza della retta V/f assegnando un valore di frequenza a quello di massima tensione e stabilire il valore di tensione minima e a quale frequenza. Normalmente si impone 400 V a 50Hz e 40V a 10 Hz; però potresti anche impostare la retta con 40V a 10 Hz e 400 V a 87 Hz e collegare il motore a "D", ammettendo di avere un motore 230 V a "D" e 400 V a "Y".

Oltre a questi ci sonom tutti gli altri parametri da ottimizzare, come indicherà il manuale dell'inverter che stai utilizzando.

Il cosidetto auto tunig non è altro che un'ottimizzazione automatica dei parametri relativi all'azionamento, cioè al complesso motore più inverter, più trasduttore (eventuale). E' una funzione tipica degli inverter vettoriali.

L'adattamento dei parametri all'applicazione specifica, ad esempio portata 1,2 m/s, con frequenza 50 Hz, dovrà essere effettuato a cura dell'operatore durante la messa in marcia o durante la progettazione.

La variazione della frequenza di lavoro avviene variando ilm riferimento. Il riferimento può essere o analogico, valore di tensione compreso tra 0 e 10 V p.e., o digitale inviando un codice via seriale, oppure impostando un valore sull'interfaccia HMI dell'inverter stesso. In alcuni inversi è possibile memorizzare una serie di valori di riferimento selezionabili tramite alcuni ingressi on-off dell'inverter stesso.

Tutte queste informazioni si ottengono leggendo il manuale di installazione, uso e manutenzione dell'inverter.

[angialma]

Faccio riferimento ad un fornitore del quale non faccio il nome:

"Con la funzione autotuning del regolatore PI, l'inverter controlla la reazione del sistema in seguito ad una variazione di velocità, correggendo i parametri del regolatore, calcola i valori P ed I in modo da realizzare un'azione rapida e stabile".

Non avendo capito cosa significa, avevo ritenuto che associasse AUTOMATICAMENTE un valore di frequenza ad un valore rilevato in campo.

Se non è questo cosa significa?

[Livio Orsini]

Dovresti farti un minimo di cultura sui regolatori, altrimenti è impossibile che tu possa comprendere il significato. Potresti leggere il mio tutorial sulle regolazioni, lo trovi nella sezione didattica, sottosezione elettrotecnica.

Faccio riferimento ad un fornitore del quale non faccio il nome:

perchè no? non è ne pubblicità ne denigrazione.

[angialma]

Ho letto il tuo tutorial ed ho capito che la funzione di Autotuning del regolatore PI significa che il sistema di regolazione fa delle misure in base alle quali determina in modo automatico i valori di Kp e Ki con l’obiettivo di riportare l’uscita sul valore di set-point di riferimento (valore di consegna).

Immagino che se la funzione di autotuning non è disponibile, bisogna che l’operatore inserisca manualmente i parametri Kp e Ki in fase di configurazione del sistema di regolazione.

Una conferma mi rassicurerebbe.

A questo punto ti sarei grato se potessi chiarire un dubbio sul significato del set-point di riferimento nelle condizioni di un sistema che deve funzionare con portata variabile.

Prendiamo il caso di un impianto di distribuzione d’acqua attualmente gestito con pompe che attualmente lavorano a portata fissa.

Siccome la portata richiesta dagli utenti varia dinamicamente durante il giorno è opportuno introdurre un inverter in modo che l’impianto lavori con portata che varia in funzione della richiesta d’acqua degli utenti.

Se non capisco male, nella fase di configurazione dell’inverter bisogna definire un valore di velocità e quindi di portata di riferimento a cui l’inverter deve agganciarsi.

Qui non mi è chiaro quale sia il criterio per definire una velocità/portata di riferimento quando in realtà la velocità/portata deve seguire dinamicamente la richiesta degli utenti che varia durante il giorno.

Grazie

[Livio Orsini]

Una conferma mi rassicurerebbe.

La risposta è si per quanto rigurada l'ottimizzazione manuale dei parametri dell'inverter o di un regolatore aggiuntivo.

Tu fai sempre riferimento a pompe e portate. Forse mi sbaglio ma credo tu stia confondendo un poco le cose.

Un azionamento, sia esso in continua o in alternata, retroazionato in velocità ha un valore di riferimonto o di consegna che è il valore della velocità voluta. Questa viene confrontata con la velocità reale ed il regolatore fa in modo che le due variabili coincidano agendo sulla grandezza che influenza la velcità del motore; nel caso di un azionamento in alternata la frequenza.

Ora se vuoi regolare una portata puoi agire in due modi: ad anello aperto o ad anello chiuso. La chiusura dell'anello si effettua sulla grandezza da controllare cioè la portata. Quindi se hai un traduttore di portata realizzi un anello di regolazioen esterno all'inverter.

Se invece lavori ad anello aperto darai un riferimento di velocità corrispondente alla portata teorica che dovrebbe corrispondere a quel valore di velocità.

Normalmente, negli impianti di acquedotti si imposta un valore di pressione di rete e si moduula la portata per mantenere quel valore, quindi l'anello di regolazione prevede un trasduttore di pressione ed un regolatore che confronta il valore misurato con quello di consegna. L'uscita del regolatore è il riferimento di velocità per l'azionamento della pompa. L'azionamento può essere benissimo in anello aperto di velocità.

[angialma]

Citazione

"Se invece lavori ad anello aperto darai un riferimento di velocità corrispondente alla portata teorica che dovrebbe corrispondere a quel valore di velocità."

Qui ho difficoltà a seguirti, ti chiederei cortesemente di chiarire il punto:

Capisco che il sistema di regolazione debba variare la portata in modo da mantenere costante la pressione, se aumenta la richiesta d'acqua si aumenta la portata mantenendo costante la pressione.

Non capisco però come si definisca la velocità di riferimento: se la portata è variabile, anche la velocità è variabile proporzionalmente alla portata e quindi non capisco quale sia il criterio per definire la velocità di riferimento in quanto la velocità varia insieme alla portata.

Ti sarei grato se potessi chiarire questo aaspetto

[Livio Orsini]

Sono due cose diverse.

Se lavori ad anello aperto ipotizzi una certa portata ed imposti la velocità corrispondente.

Chiarisco con un esempio.

Ammettiamo che fino alle 7:00 sia prevista la portata minima, poi si ipotizza un aumento dei consumi sino alle ore 9:00 con successivo calo ad un valore intermedio ed incremento successivo dalle 12:30 alle 14:30.

Quindi alle 7:00 darò il riferimento f1, alle 8:00 f2, alle 9:00 f3 ed alle 12:30 di nuovo f2. Essendo un riferimento ad anello aperto è basato esclusivamente su di un modello stimato. Se i consumi si discostano da quellii potizzati la pressione sarà maggiore o minore di quella prevista.

Se dispongo anche di trasduttre di pressione sulla linea, il regolatore esterno potrà correggere i riferimenti impostati per mantenere il valore reale identico al valore di consegna.

[angialma]

Citazione

"Ammettiamo che fino alle 7:00 sia prevista la portata minima, poi si ipotizza un aumento dei consumi sino alle ore 9:00 con successivo calo ad un valore intermedio ed incremento successivo dalle 12:30 alle 14:30.

Quindi alle 7:00 darò il riferimento f1, alle 8:00 f2, alle 9:00 f3 ed alle 12:30 di nuovo f2. "

a)

Vuol dire che deve essere definita una velocità di riferimento per ogni valore di portata prevista

Citazione

"Se i consumi si discostano da quelli potizzati la pressione sarà maggiore o minore di quella prevista.

Se dispongo anche di trasduttre di pressione sulla linea, il regolatore esterno potrà correggere i riferimenti impostati per mantenere il valore reale identico al valore di consegna."

Vuol dire che al fine di verificare se i consumi differiscono da quelli previsti si va a misurare la pressione; se si rileva che si discosta da quella voluta, si varia la velocità e conseguentemente la portata al fine di riportare la pressione al valore voluto