Ako dodávateľ kontrolných VFS VFS som bol svedkom prvej ruky, čo je rozhodujúca úloha riadenia krútiaceho momentu vo výkone a účinnosti variabilných frekvenčných jednotiek. V tomto blogu preskúmame rôzne metódy riadenia krútiaceho momentu VF Control VFD, ktoré sa ponorí do svojich zásad, výhod a aplikácií.
Pochopenie krútiaceho momentu vo VFD
Krútiaci moment je rotačná sila, ktorá spôsobuje, že sa objekt otáča okolo osi. V kontexte VFD je riadenie krútiaceho momentu nevyhnutné na udržanie požadovanej rýchlosti a výkonu motora za rôznych podmienok zaťaženia. Riadenie VF Control VFD (jednotka s premenlivou frekvenciou) upravuje frekvenciu a napätie dodávanú motoru na reguláciu jeho rýchlosti a krútiaceho momentu.
Priame riadenie krútiaceho momentu (DTC)
Jednou z najpokročilejších metód riadenia krútiaceho momentu je priame riadenie krútiaceho momentu (DTC). DTC ponúka priame a rýchle riadenie krútiaceho momentu a toku motora. Namiesto použitia komplexnej súradnicovej transformácie, ako je v iných metódach, DTC priamo vyberie optimálny vektor napätia na základe rozdielu medzi referenčným a skutočným hodnotám krútiaceho momentu a toku.
Princíp za DTC je minimalizovať chybu medzi požadovaným a skutočným krútiacim momentom a tokom. Použitím hysterézneho radiča môže DTC rýchlo upraviť vektor napätia, aby sa moment a tok udržal v určených pásoch. To má za následok veľmi rýchlu dynamickú reakciu, ktorá je obzvlášť užitočná v aplikáciách, kde sú potrebné rýchle zmeny krútiaceho momentu, napríklad v robotike a obrábaní vysokých rýchlostí.
Výhody DTC zahŕňajú:
- Rýchla dynamická odozva: Môže dosiahnuť čas odozvy krútiaceho momentu v poradí milisekúnd, čo umožňuje rýchle zrýchlenie a spomalenie motora.
- Presnosť vysokého krútiaceho momentu: Presné riadenie krútiaceho momentu je možné udržiavať aj za rôznych podmienok zaťaženia.
- Zjednodušená kontrolná štruktúra: Pretože sa nespolieha na zložité súradnicové transformácie, riadiaci algoritmus je relatívne jednoduchý, čím sa znižuje výpočtové zaťaženie ovládača.
DTC má však aj určité obmedzenia. Môže generovať relatívne vysoké úrovne zvlnenia krútiaceho momentu, ktoré môžu spôsobiť mechanické vibrácie v motore a pripojenom zariadení. Okrem toho nie je spínacia frekvencia meniča v DTC konštantná, čo môže viesť k problémom s elektromagnetickým rušením (EMI).
Vektorová kontrola
Vektorová kontrola, tiež známa ako regulácia orientovaná na pole (FOC), je ďalšou široko používanou metódou riadenia krútiaceho momentu pre VF kontrolné VFD. Základnou myšlienkou ovládania vektora je transformovať trojfázové prúdy motora na dve ortogonálne komponenty: komponent produkujúce krútiaci moment (Q - Axový prúd) a komponent výroby toku (D - Ax prúdový prúd).
Pri regulácii vektora sa prúdy statora najprv merajú a potom transformujú z stacionárneho trojfázového referenčného rámu do otočného dvojfázového referenčného rámu, ktorý je zarovnaný s tokom rotora. Nezávislým reguláciou osi Q - a D - Axov, krútiaci moment a tok motora je možné ovládať osobitne.
Existujú dva hlavné typy ovládacieho prvku vektora: priame ovládanie vektorov a nepriame ovládanie vektora. V priamom ovládaní vektora sa poloha toku rotora priamo meria pomocou senzorov, ako sú senzory haly alebo kódovače. Na druhej strane regulácia nepriameho vektora odhaduje polohu toku rotora na základe elektrických parametrov motora a nameraných prúdov statora.
Výhody ovládania vektorov zahŕňajú:
- Presnosť vysokého krútiaceho momentu: Môže poskytnúť veľmi presnú kontrolu krútiaceho momentu, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, ktoré vyžadujú reguláciu vysokej rýchlosti a krútiaceho momentu, napríklad vo výťahoch a textilných strojoch.
- Vlnenie s nízkym krútiacim momentom: V porovnaní s DTC kontrola vektora vo všeobecnosti vytvára menšie zvlnenie krútiaceho momentu, čo vedie k plynulejšej prevádzke motora.
- Konštantná frekvencia prepínania: Invertor vo vektorovom ovládaní pracuje pri konštantnej frekvencii prepínania, ktorá pomáha znižovať EMI.
Vektorová kontrola má však aj niektoré nevýhody. Vyžaduje presnú znalosť elektrických parametrov motora, ako je odolnosť proti statov, odpor rotora a vzájomná indukčnosť. Akékoľvek chyby v týchto parametroch môžu ovplyvniť výkon riadiaceho systému. Okrem toho je riadiaci algoritmus zložitejší ako DTC, čo si vyžaduje výkonnejší ovládač.
V/F OVLÁDANIE ZÍSKALIVOSŤOU MORIONU Zvýšenie
V/F riadenie je najjednoduchšia a najbežnejšie používaná metóda riadenia pre VFD. V regulácii V/F sa pomer napätia (V) k frekvencii (F) udržiava konštantný, aby sa udržal relatívne konštantný magnetický tok v motore. Pri nízkych frekvenciách sa však pokles napätia odporu statora stáva významným, čo môže spôsobiť zníženie krútiaceho momentu motora.
Aby sa to kompenzovalo, zvýšenie krútiaceho momentu sa pridá k ovládaniu V/F. Posilnenie krútiaceho momentu zvyšuje napätie pri nízkych frekvenciách, aby sa udržal krútiaci moment motora. To sa dosiahne pridaním dodatočného komponentu napätia do výstupného napätia VFD na základe frekvencie.
Výhody ovládania V/F s podporou krútiaceho momentu zahŕňajú:
- Jednoduchý riadiaci algoritmus: Je ľahké implementovať a vyžaduje minimálne znalosti parametrov motora.
- Nízka cena: Pretože nevyžaduje komplexné senzory ani kontrolné algoritmy, náklady na VFD sú relatívne nízke.
- Vhodné pre všeobecné - účelové aplikácie: Všeobecne sa používa v aplikáciách, kde presná kontrola krútiaceho momentu nie je kritická, napríklad u ventilátorov, čerpadiel a dopravníkov.
Avšak ovládanie V/F s podporou krútiaceho momentu má obmedzené možnosti riadenia krútiaceho momentu. Nemôže poskytnúť rovnakú úroveň presnosti krútiaceho momentu a dynamickej odozvy ako DTC alebo vektorové riadenie. Posilnenie krútiaceho momentu je pevná kompenzácia, ktorá nemusí byť optimálna pre všetky podmienky zaťaženia.
Aplikácie rôznych metód riadenia krútiaceho momentu
- Riadenie krútiaceho momentu: DTC je vhodný pre aplikácie, ktoré si vyžadujú rýchlu dynamickú reakciu a výkonný krútiaci moment, napríklad v elektrických vozidlách, vysokorýchlostných vlakoch a priemyselných robotoch. Napríklad v elektrickom vozidle môže DTC rýchlo upraviť krútiaci moment motora tak, aby poskytoval hladké zrýchlenie a spomalenie, čím sa zlepší zážitok z jazdy vozidla.
- Vektorová kontrola: Vektorová kontrola sa bežne používa v aplikáciách, ktoré vyžadujú vysokú - presnú rýchlosť a reguláciu krútiaceho momentu, napríklad v obrábacích strojoch, výťahoch a textilných strojoch. V strojovom stroji môže ovládanie vektora zaistiť presné rezné sily presne ovládaním krútiaceho momentu motora, čo vedie k vysoko kvalitnému obrábaniu.
- V/F OVLÁDANIE ZÍSKALIVOSŤOU MORIONU Zvýšenie: V/F Control s podporou krútiaceho momentu sa všeobecne používa vo všeobecnosti - účelové aplikácie, kde náklady - efektívnosť je hlavným problémom, napríklad v prípade ventilátorov, čerpadiel a dúchadiel. V aplikácii ventilátora môže udržiavať relatívne konštantnú rýchlosť a poskytnúť dostatočný krútiaci moment na pohon lopatiek ventilátora.
Záver
Záverom možno povedať, že výber metódy regulácie krútiaceho momentu pre kontrolu VF VFD závisí od konkrétnych požiadaviek aplikácie. Priame riadenie krútiaceho momentu ponúka rýchlu dynamickú reakciu, ale môže mať problémy s krútiacim momentom a EMI. Vektorové riadenie poskytuje vysoké - presné riadenie krútiaceho momentu, ale vyžaduje presné parametre motora a komplexnejší riadiaci algoritmus. Ovládanie V/F s podporou krútiaceho momentu je jednoduché a náklady - efektívne, ale má obmedzené možnosti riadenia krútiaceho momentu.
Ako dodávateľ VF Control VFDS vám môžeme poskytnúť najvhodnejšie riešenie VFD na základe vašich potrieb aplikácie. Či potrebujete aVFD Premenná frekvenčná jednotkapre všeobecnú - účelovú aplikáciu alebo vysoký - výkonJednofázová jednotka VFDpre špecializovanú úlohu alebo aNormálna povinnosť a vysoká služba VFDNa zvládnutie rôznych podmienok zaťaženia máme odborné znalosti a výrobky, ktoré spĺňajú vaše požiadavky.
Ak vás zaujíma naše produkty VF Control VFD alebo potrebujete viac informácií o metódach kontroly krútiaceho momentu, neváhajte a kontaktujte nás a získajte podrobnú diskusiu a rokovania o obstarávaní. Tešíme sa na spoluprácu s vami na dosiahnutí najlepšieho výkonu a efektívnosti vašich aplikácií.
Odkazy
- Bola, I., & Nasar, SA (2005). Elektrické disky: integračný prístup. CRC Press.
- Novotny, DW a Lipo, TA (2006). Vektorová kontrola a dynamika AC diskov. Oxford University Press.
- Bose, BK (2002). Moderná elektronika a disky AC. Prentice Hall.