Jako dostawca VFD kontroli VF, byłem świadkiem kluczowego kontroli roli momentu obrotowego w wydajności i wydajności zmiennych napędów częstotliwości. Na tym blogu zbadamy różne metody sterowania momentem obrotowym VFD VF, zagłębiając się w ich zasady, zalety i zastosowania.
Zrozumienie momentu obrotowego w VFDS
Moment jest siłą obrotową, która powoduje obrót obiektu wokół osi. W kontekście VFD kontrola momentu obrotowego jest niezbędna do utrzymania pożądanej prędkości i wydajności silnika w różnych warunkach obciążenia. VF VF VFD (napęd o częstotliwości zmiennej) dostosowuje częstotliwość i napięcie dostarczone do silnika w celu kontrolowania jego prędkości i momentu obrotowego.
Bezpośrednia kontrola momentu obrotowego (DTC)
Jedną z najbardziej zaawansowanych metod kontroli momentu obrotowego jest bezpośrednia kontrola momentu obrotowego (DTC). DTC oferuje bezpośrednią i szybką kontrolę momentu obrotowego i strumienia silnika. Zamiast stosować złożoną transformację współrzędnych, jak w innych metodach, DTC bezpośrednio wybiera optymalny wektor napięcia w oparciu o różnicę między wartościami momentu odniesienia i rzeczywistych.
Zasada DTC jest zminimalizowanie błędu między żądanym a faktycznym momentem obrotowym i strumieniem. Za pomocą kontrolera histerezy DTC może szybko dostosować wektor napięcia, aby utrzymać moment obrotowy i strumień w określonych pasmach. Powoduje to bardzo szybką reakcję dynamiczną, która jest szczególnie przydatna w zastosowaniach, w których wymagane są szybkie zmiany momentu obrotowego, na przykład w robotyce i obróbce o dużej prędkości.
Zalety DTC obejmują:
- Szybka reakcja dynamiczna: Może osiągnąć czas reakcji momentu obrotowego w rzędu milisekund, umożliwiając szybkie przyspieszenie i zwalnianie silnika.
- Dokładność wysokiego momentu obrotowego: Precyzyjna kontrola momentu obrotowego może być utrzymywana nawet w różnych warunkach obciążenia.
- Uproszczona struktura sterowania: Ponieważ nie opiera się na złożonych transformacjach współrzędnych, algorytm sterowania jest stosunkowo prosty, zmniejszając obciążenie obliczeniowe na kontrolerze.
Jednak DTC ma również pewne ograniczenia. Może generować stosunkowo wysokie poziomy tętnienia momentu obrotowego, co może powodować wibracje mechaniczne w silniku i podłączonym urządzeniu. Ponadto częstotliwość przełączania falownika w DTC nie jest stała, co może prowadzić do problemów interferencji elektromagnetycznej (EMI).
Kontrola wektora
Kontrola wektora, znana również jako kontrola zorientowana na pole (FOC), jest kolejną szeroko stosowaną metodą kontroli momentu obrotowego dla VFD kontroli VF. Podstawową ideą kontroli wektora jest przekształcenie trzech fazowych prądów stojana silnika w dwa elementy ortogonalne: komponent wytwarzający moment obrotowy (prąd q - osi) i komponent wytwarzający strumień (prąd osi).
W kontroli wektora prądy stojanowe są najpierw mierzone, a następnie przekształcane z stacjonarnej ramki odniesienia trójfazowego do obracającej się ramki odniesienia dwupoziomowego, która jest wyrównana ze strumieniem wirnika. Dzięki niezależnie kontrolowaniu prądów q - osi D -d -osi moment obrotowy i strumień silnika można kontrolować osobno.
Istnieją dwa główne typy kontroli wektora: bezpośrednia kontrola wektora i pośrednia kontrola wektora. W bezpośredniej kontroli wektora położenie strumienia wirnika jest mierzone bezpośrednio za pomocą czujników takich jak czujniki Hall lub enkodery. Z drugiej strony pośrednia kontrola wektora szacuje pozycję strumienia wirnika na podstawie parametrów elektrycznych silnika i zmierzonych prądów stojana.
Zalety kontroli wektora obejmują:
- Dokładność kontroli wysokiego momentu obrotowego: Może zapewnić bardzo precyzyjną kontrolę momentu obrotowego, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej - precyzyjnej prędkości i regulacji momentu obrotowego, na przykład w windach i maszynach tekstylnych.
- Niski moment obrotowy: W porównaniu z DTC kontrola wektora generalnie wytwarza mniejsze tętnienie momentu obrotowego, co powoduje gładsze działanie silnika.
- Stała częstotliwość przełączania: Falownik w kontroli wektorowej działa przy stałej częstotliwości przełączania, co pomaga zmniejszyć EMI.
Jednak kontrola wektorów ma również pewne wady. Wymaga dokładnej wiedzy na temat parametrów elektrycznych silnika, takich jak odporność na stojana, odporność na wirnik i wzajemna indukcyjność. Wszelkie błędy w tych parametrach mogą wpływać na wydajność systemu sterowania. Ponadto algorytm sterowania jest bardziej złożony niż DTC, co wymaga silniejszego kontrolera.
Kontrola v/f z wzmocnieniem momentu obrotowego
Kontrola V/F jest najprostszą i najczęściej stosowaną metodą sterowania dla VFD. W kontroli V/F stosunek napięcia (V) do częstotliwości (F) jest utrzymywany na stałym poziomie, aby utrzymać stosunkowo stały strumień magnetyczny w silniku. Jednak przy niskich częstotliwościach spadek napięcia oporności stojana staje się znaczący, co może powodować spadek momentu obrotowego silnika.
Aby to zrekompensować, do sterowania V/F dodaje się wzmocnienie momentu obrotowego. Wzmocnienie momentu obrotowego zwiększa napięcie przy niskich częstotliwościach, aby utrzymać moment obrotowy silnika. Osiąga się to poprzez dodanie dodatkowego komponentu napięcia do napięcia wyjściowego VFD na podstawie częstotliwości.
Zalety kontroli V/F z wzmocnieniem momentu obrotowego obejmują:
- Prosty algorytm sterowania: Jest łatwy do wdrożenia i wymaga minimalnej znajomości parametrów silnika.
- Niski koszt: Ponieważ nie wymaga złożonych czujników ani algorytmów sterowania, koszt VFD jest stosunkowo niski.
- Odpowiednie do ogólnych zastosowań: Jest szeroko stosowany w aplikacjach, w których precyzyjna kontrola momentu obrotowego nie jest krytyczna, na przykład w wentylatorze, pompach i przenośnikach.
Jednak kontrola V/F z wzmocnieniem momentu obrotowego ma ograniczone możliwości sterowania momentem obrotowym. Nie może zapewnić takiego samego poziomu dokładności momentu obrotowego i reakcji dynamicznej jak DTC lub kontroli wektora. Wzmocnienie momentu obrotowego jest stałą kompensacją, która może nie być optymalna dla wszystkich warunków obciążenia.
Zastosowania różnych metod kontroli momentu obrotowego
- Bezpośrednia kontrola momentu obrotowego: DTC jest dobrze dostosowany do zastosowań, które wymagają szybkiej reakcji dynamicznej i wysokiego momentu obrotowego, na przykład w pojazdach elektrycznych, pociągach o dużej prędkości i robotach przemysłowych. Na przykład w pojazdach elektrycznych DTC może szybko dostosować moment obrotowy silnika, aby zapewnić płynne przyspieszenie i zwalnianie, poprawiając wrażenia z jazdy pojazdu.
- Kontrola wektora: Kontrola wektorów jest powszechnie stosowana w aplikacjach wymagających wysokiej prędkości precyzyjnej i kontroli momentu obrotowego, na przykład w maszynach, windach i maszynach tekstylnych. W maszynie kontrola wektorów może zapewnić dokładne siły cięcia poprzez precyzyjne kontrolowanie momentu obrotowego silnika, co powoduje obróbkę wysokiej jakości.
- Kontrola v/f z wzmocnieniem momentu obrotowego: Kontrola V/F z wzmocnieniem momentu obrotowego jest szeroko stosowana w ogólnej liczbie zastosowań, w których koszt - skuteczność jest głównym problemem, na przykład w wentylatorach, pompach i dmuchawach. W aplikacji wentylatora może utrzymać względnie stałą prędkość i zapewnić wystarczający moment obrotowy do prowadzenia ostrzy wentylatorów.
Wniosek
Podsumowując, wybór metody kontroli momentu obrotowego dla VF kontroli VFD zależy od konkretnych wymagań aplikacji. Bezpośrednia kontrola momentu obrotowego oferuje szybką dynamiczną reakcję, ale może mieć problemy z falującą momentem obrotowym i EMI. Kontrola wektorów zapewnia wysoką precyzyjną kontrolę momentu obrotowego, ale wymaga dokładnych parametrów silnika i bardziej złożonego algorytmu sterowania. Kontrola V/F z wzmocnieniem momentu obrotowego jest prosta i opłacalna, ale ma ograniczone możliwości sterowania momentem obrotowym.
Jako dostawca VFD VF Control możemy zapewnić najbardziej odpowiednie rozwiązanie VFD w oparciu o potrzeby aplikacji. Czy potrzebujeszVFD Zmienna częstotliwośćW przypadku aplikacji ogólnej lub wysokiej wydajnościJednofazowy napęd VFDdla specjalistycznego zadania lubNormalne obowiązki i ciężkie VFDAby obsłużyć różne warunki obciążenia, mamy wiedzę specjalistyczną i produkty, aby spełnić Twoje wymagania.
Jeśli jesteś zainteresowany naszymi produktami VF Control VFD lub potrzebujesz więcej informacji na temat metod kontroli momentu obrotowego, skontaktuj się z nami w celu szczegółowej dyskusji i negocjacji w zakresie zamówień. Z niecierpliwością czekamy na współpracę z Tobą w celu osiągnięcia najlepszej wydajności i wydajności twoich aplikacji.
Odniesienia
- Boldea, I. i Nasar, SA (2005). Napędy elektryczne: podejście integracyjne. CRC Press.
- Novotny, DW i Lipo, TA (2006). Kontrola wektorów i dynamika napędów prądu przemiennego. Oxford University Press.
- Bose, BK (2002). Nowoczesna elektronika energetyczna i dyski prądu przemiennego. Prentice Hall.