Onduleurs à commande vectorielle ou scalaire – différences, fonctionnement et applications pratiques

Les onduleurs utilisés dans l’automatisation industrielle jouent un rôle clé dans le contrôle de la vitesse, du couple et de la dynamique des moteurs électriques. Dans les applications techniques modernes, deux types de contrôle sont le plus souvent comparés : le convertisseur vectoriel et le convertisseur scalaire. Il est essentiel de comprendre les différences entre ces technologies pour sélectionner correctement un dispositif pour une application avec la précision, la stabilité et la réactivité requises. Ce guide répond aux questions des utilisateurs sur les onduleurs scalaires et vectoriels, leur principe de fonctionnement et leurs applications pratiques.

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Quelle est la différence entre un onduleur vectoriel et un onduleur scalaire ?

Les différences entre ces technologies sont principalement dues aux méthodes de contrôle du moteur. Un convertisseur vectoriel utilise un modèle mathématique avancé du moteur, tandis qu’un convertisseur scalaire est basé sur une relation tension-fréquence (V/f) constante. Dans la pratique, cela signifie que le comportement du variateur est complètement différent en cas de charge variable, de démarrage, de freinage et de changement de vitesse.

Pour de nombreux ingénieurs, la question clé est la suivante : onduleur vectoriel ou scalaire? La réponse dépend des exigences de l’application :

• Contrôle scalaire – idéal pour les applications simples où l’uniformité du fonctionnement et l’absence de variations rapides du couple sont importantes.
• Contrôle vectoriel à inverseur – utilisé lorsqu’une réponse rapide, un contrôle précis du couple et une stabilité à faible vitesse sont nécessaires.
• Onduleurs scalaires et onduleurs vectoriels – les différences portent sur la qualité du contrôle, l’adaptabilité à la charge, la dynamique et le coût.

Onduleur scalaire – principe de fonctionnement et applications typiques

L’onduleur scalaire contrôle le moteur en maintenant le rapport U/f. Il n’analyse pas les paramètres de fonctionnement réels du moteur ni sa charge instantanée. Il n’analyse pas les paramètres de fonctionnement réels du moteur ni sa charge instantanée. Il s’agit d’une technologie simple, fiable et relativement bon marché, ce qui en fait une solution suffisante dans de nombreuses applications.

• Ventilateurs et pompes à charge uniforme
• Mélangeurs avec des changements de charge lents
• Convoyeurs nécessitant une vitesse constante

Un variateur scalaire fonctionnera bien lorsque la stabilité du couple n’est pas cruciale et que la priorité est un simple contrôle de la vitesse et une solution à faible coût.

Inverseur vectoriel – principe de fonctionnement, construction et dynamique

Pour bien comprendre la technologie vectorielle, il faut examiner comment le flux magnétique et le couple électromagnétique du moteur sont analysés. Le principe de fonctionnement du convertisseur vectoriel repose sur la mesure et l’analyse dynamique du courant du stator, de ses composantes et de la charge de courant.

Points forts techniques :

• modèle mathématique du moteur – analyse du flux et du couple en temps réel,
• Algorithmes de régulation et d’adaptation PI – ajustement continu du signal de commande,
• deux canaux de contrôle : couple et jet – augmentent la précision,
• possibilité de contrôle sans capteur et par encodeur.

Le convertisseur vectoriel garantit ainsi une dynamique élevée, un couple stable même à faible vitesse et la possibilité d’un positionnement précis. Il s’agit d’une solution indispensable pour les applications où les exigences sont plus élevées qu’avec une commande U/f traditionnelle.

Onduleur vectoriel ou scalaire – comment choisir le bon ? (conseils pratiques)

Vous trouverez ci-dessous des conseils pratiques et techniques basés sur l’expérience de RGB Elektronika en matière de service. Ils vous aideront à choisir la bonne technologie de contrôle.

Quand choisir un onduleur scalaire ?

Ce type de contrôle fonctionnera si

• la charge est constante et prévisible,
• il n’est pas nécessaire de changer rapidement de vitesse,
• n’a pas besoin d’un couple complet à bas régime.

Quand choisir un onduleur vectoriel ?

Il est recommandé dans certaines situations :

• une grande variabilité de la charge,
• la nécessité d’un moment précis de départ,
• pour un fonctionnement stable à faible vitesse,
• l’utilisation d’un encodeur ou d’une commande sans capteur.

Les problèmes de service les plus courants – à quoi faut-il faire attention lors du choix d’un onduleur ?

Dans le cadre de nos activités de service, nous rencontrons souvent des erreurs de configuration et de fonctionnement récurrentes :

• 1 Sélection incorrecte des paramètres du moteur.
  En contrôle vectoriel, les données de la plaque signalétique – courant, résistance, inductance, fréquence, glissement – doivent être saisies avec précision. Des données incorrectes entraînent une instabilité.
• 2 Pas d’autotuning avec les variateurs vectoriels.
  C’est une cause fréquente de vibration, de fonctionnement erratique ou de perte de couple.
• 3 Essayez d’utiliser un variateur scalaire lorsqu’un contrôle précis du couple est nécessaire.
  Cela conduit à une surchauffe du moteur, à des surcharges et à des chutes de vitesse.

Onduleurs scalaires et onduleurs vectoriels en pratique

Si l’objectif est un contrôle de base de la vitesse, un coût optimal et une installation simple, un variateur scalaire est le meilleur choix. En revanche, pour les applications nécessitant un contrôle précis du couple, une réponse rapide et un fonctionnement stable même à faible vitesse, un variateur vectoriel est sans aucun doute le bon choix. La réponse finale à la question du variateur vectoriel ou scalaire dépend donc de la charge spécifique et des exigences du processus.

Les experts de RGB Elektronika soulignent également qu’en cas de doute, il convient de consulter les paramètres d’application et l’état de la machine avec un technicien de maintenance qui pourra déterminer si la méthode de contrôle choisie aura une incidence sur la durée de vie du variateur et de la machine dans son ensemble.

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