من به عنوان تأمین کننده VFD Control VFD ، من شاهد دست اول بوده ام که کنترل گشتاور نقش مهمی در عملکرد و کارآیی درایوهای فرکانس متغیر دارد. در این وبلاگ ، ما روشهای مختلف کنترل گشتاور یک کنترل VFD VF را بررسی خواهیم کرد و به اصول ، مزایا و برنامه های کاربردی آنها می پردازیم.
درک گشتاور در VFD
گشتاور نیروی چرخشی است که باعث می شود یک جسم در اطراف یک محور بچرخد. در زمینه VFD ها ، کنترل گشتاور برای حفظ سرعت و عملکرد مورد نظر موتور در شرایط بار مختلف ضروری است. یک کنترل VFD VF (درایو فرکانس متغیر) فرکانس و ولتاژ تأمین شده به موتور را برای کنترل سرعت و گشتاور آن تنظیم می کند.
کنترل مستقیم گشتاور (DTC)
یکی از پیشرفته ترین روش های کنترل گشتاور ، کنترل مستقیم گشتاور (DTC) است. DTC کنترل مستقیم و سریع گشتاور و شار موتور را ارائه می دهد. DTC به جای استفاده از یک تحول مختصات پیچیده مانند سایر روشها ، مستقیماً بردار ولتاژ بهینه را بر اساس تفاوت بین مرجع و مقادیر واقعی گشتاور و شار انتخاب می کند.
اصل پشت DTC به حداقل رساندن خطای بین گشتاور مورد نظر و واقعی و شار است. با استفاده از یک کنترلر هیسترزیس ، DTC می تواند به سرعت بردار ولتاژ را تنظیم کند تا گشتاور و شار را در گروههای مشخص نگه دارد. این منجر به یک پاسخ پویا بسیار سریع می شود ، که به ویژه در برنامه هایی که در آن تغییرات سریع گشتاور مورد نیاز است ، مانند روباتیک و ماشینکاری با سرعت بالا مفید است.
مزایای DTC شامل موارد زیر است:
- پاسخ سریع پویا: می تواند به ترتیب میلی ثانیه به یک زمان پاسخ گشتاور برسد و امکان شتاب سریع و کاهش موتور را فراهم می کند.
- دقت گشتاور بالا: کنترل دقیق گشتاور حتی در شرایط بار مختلف قابل حفظ است.
- ساختار کنترل ساده: از آنجا که به تحولات مختصات پیچیده متکی نیست ، الگوریتم کنترل نسبتاً ساده است و بار محاسباتی را روی کنترلر کاهش می دهد.
با این حال ، DTC همچنین محدودیت هایی دارد. این ماده می تواند سطح نسبتاً بالایی از موج گشتاور ایجاد کند ، که ممکن است باعث ارتعاشات مکانیکی در موتور و تجهیزات متصل شود. علاوه بر این ، فرکانس تعویض اینورتر در DTC ثابت نیست ، که می تواند منجر به مشکلات تداخل الکترومغناطیسی (EMI) شود.
کنترل بردار
کنترل بردار ، همچنین به عنوان کنترل میدان گرا (FOC) شناخته می شود ، یکی دیگر از روش های کنترل گشتاور به طور گسترده برای کنترل VFD های VF است. ایده اصلی کنترل بردار این است که جریانهای استاتور سه فاز موتور را به دو مؤلفه متعامد تبدیل کنید: گشتاور - تولید کننده (جریان محور q) و مؤلفه تولید شار (جریان محور D).
در کنترل بردار ، جریان های استاتور ابتدا اندازه گیری و سپس از قاب مرجع سه فاز ثابت به یک قاب مرجع دو فاز چرخشی که با شار روتور تراز شده است ، تبدیل می شوند. با کنترل مستقل جریان محور q و D - محور ، گشتاور و شار موتور را می توان به طور جداگانه کنترل کرد.
دو نوع اصلی کنترل بردار وجود دارد: کنترل بردار مستقیم و کنترل بردار غیرمستقیم. در کنترل بردار مستقیم ، موقعیت شار روتور با استفاده از سنسورهایی مانند سنسورهای سالن یا رمزگذار مستقیماً اندازه گیری می شود. از طرف دیگر ، کنترل بردار غیرمستقیم ، موقعیت شار روتور را بر اساس پارامترهای الکتریکی موتور و جریان های استاتور اندازه گیری شده تخمین می زند.
مزایای کنترل بردار شامل موارد زیر است:
- دقت کنترل گشتاور بالا: این می تواند کنترل بسیار دقیقی از گشتاور را فراهم کند ، و آن را برای برنامه هایی که نیاز به سرعت دقیق و تنظیم گشتاور ، مانند آسانسور و ماشین آلات نساجی دارند ، مناسب می کند.
- گشتاور کم: در مقایسه با DTC ، کنترل بردار به طور کلی موج دار گشتاور کمتری تولید می کند و در نتیجه عملکرد صاف تر موتور ایجاد می شود.
- فرکانس سوئیچینگ ثابت: اینورتر در کنترل بردار با فرکانس سوئیچینگ ثابت عمل می کند ، که به کاهش EMI کمک می کند.
با این حال ، کنترل بردار نیز دارای اشکالاتی است. این امر به دانش دقیقی از پارامترهای الکتریکی موتور مانند مقاومت استاتور ، مقاومت روتور و القاء متقابل نیاز دارد. هرگونه خطایی در این پارامترها می تواند بر عملکرد سیستم کنترل تأثیر بگذارد. علاوه بر این ، الگوریتم کنترل پیچیده تر از DTC است و به یک کنترلر قدرتمندتر نیاز دارد.
کنترل V/F با افزایش گشتاور
کنترل V/F ساده ترین و متداول ترین روش کنترل برای VFD است. در کنترل V/F ، نسبت ولتاژ (V) به فرکانس (F) ثابت نگه داشته می شود تا یک شار مغناطیسی نسبتاً ثابت در موتور حفظ شود. با این حال ، در فرکانس های کم ، افت ولتاژ مقاومت استاتور قابل توجه می شود ، که می تواند باعث کاهش گشتاور موتور شود.
برای جبران این امر ، افزایش گشتاور به کنترل V/F اضافه می شود. افزایش گشتاور باعث افزایش ولتاژ در فرکانس های کم برای حفظ گشتاور موتور می شود. این با افزودن یک مؤلفه ولتاژ اضافی به ولتاژ خروجی VFD بر اساس فرکانس حاصل می شود.
مزایای کنترل V/F با افزایش گشتاور شامل موارد زیر است:
- الگوریتم کنترل ساده: اجرای آن آسان است و به حداقل دانش در مورد پارامترهای موتور نیاز دارد.
- کم هزینه: از آنجا که به سنسورهای پیچیده یا الگوریتم های کنترل احتیاج ندارد ، هزینه VFD نسبتاً کم است.
- مناسب برای برنامه های عمومی - هدف: از آن در برنامه هایی استفاده می شود که کنترل دقیق گشتاور بسیار مهم نیست ، مانند فن ها ، پمپ ها و نوار نقاله ها.
با این حال ، کنترل V/F با افزایش گشتاور دارای قابلیت کنترل گشتاور محدود است. این نمی تواند همان سطح دقت گشتاور و پاسخ پویا را با کنترل DTC یا بردار فراهم کند. افزایش گشتاور یک جبران خسارت ثابت است که ممکن است برای همه شرایط بار بهینه نباشد.
کاربردهای روشهای مختلف کنترل گشتاور
- کنترل گشتاور مستقیم: DTC مناسب است - برای برنامه هایی که نیاز به پاسخ سریع پویا و عملکرد گشتاور بالا دارند ، مانند وسایل نقلیه برقی ، قطارهای با سرعت بالا و روبات های صنعتی مناسب است. به عنوان مثال ، در یک وسیله نقلیه الکتریکی ، DTC می تواند به سرعت گشتاور موتور را تنظیم کند تا شتاب و کاهش سرعت و کاهش تجربه رانندگی وسیله نقلیه را فراهم کند.
- کنترل بردار: کنترل بردار معمولاً در برنامه هایی که نیاز به سرعت دقیق و کنترل گشتاور دارند ، مانند ابزار ماشین ، آسانسور و ماشین آلات نساجی استفاده می شود. در یک ابزار ماشین ، کنترل بردار می تواند با کنترل دقیق گشتاور موتور ، نیروهای برش دقیق را تضمین کند و در نتیجه ماشینکاری با کیفیت بالا باشد.
- کنترل V/F با افزایش گشتاور: کنترل V/F با افزایش گشتاور به طور کلی به طور کلی مورد استفاده قرار می گیرد - برنامه های هدف که در آن هزینه - اثربخشی یک نگرانی اساسی است ، مانند فن ها ، پمپ ها و دمنده ها. در یک کاربرد فن ، می تواند سرعت نسبتاً ثابت را حفظ کرده و گشتاور کافی را برای هدایت تیغه های فن فراهم کند.
پایان
در نتیجه ، انتخاب روش کنترل گشتاور برای کنترل VFD VF به نیازهای خاص برنامه بستگی دارد. کنترل گشتاور مستقیم پاسخ پویا سریع را ارائه می دهد اما ممکن است در مورد گشتاور موج دار و EMI مشکلی داشته باشد. کنترل بردار کنترل گشتاور با دقت بالا را فراهم می کند اما به پارامترهای دقیق موتور و یک الگوریتم کنترل پیچیده تر نیاز دارد. کنترل V/F با افزایش گشتاور ساده و هزینه ای است اما دارای قابلیت کنترل گشتاور محدود است.
به عنوان تأمین کننده VFD Control VFD ، می توانیم مناسب ترین راه حل VFD را بر اساس نیازهای برنامه شما در اختیار شما قرار دهیم. آیا شما نیاز داریددرایو فرکانس متغیر VFDبرای یک برنامه عمومی - هدف یا یک عملکرد بالادرایو VFD تک فازبرای یک کار تخصصی ، یاوظیفه عادی و سنگین VFDبرای رسیدگی به شرایط بار مختلف ، ما تخصص و محصولات لازم را برای برآورده کردن نیازهای شما داریم.
اگر به محصولات VFD کنترل VF ما علاقه مند هستید یا به اطلاعات بیشتری در مورد روشهای کنترل گشتاور نیاز دارید ، لطفاً برای بحث و گفتگو دقیق و مذاکره تهیه با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا به بهترین عملکرد و کارآیی برای برنامه های شما دست یابیم.
منابع
- Boldea ، I. ، و Nasar ، SA (2005). درایوهای برقی: یک رویکرد یکپارچه. مطبوعات CRC.
- Novotny ، DW ، & Lipo ، TA (2006). کنترل بردار و پویایی درایوهای AC. انتشارات دانشگاه آکسفورد.
- Bose ، BK (2002). لوازم الکترونیکی مدرن و درایوهای AC. سالن Prentice.