อัลกอริธึมควบคุมที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางมีอะไรบ้าง

ในฐานะผู้ให้บริการไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางผู้ช่ำชอง ฉันได้เห็นโดยตรงถึงการเปลี่ยนแปลงที่เทคโนโลยีเหล่านี้มีต่อการใช้งานทางอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวขับแรงดันไฟฟ้าปานกลางมีความสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้า ช่วยให้ประหยัดพลังงาน การควบคุมที่แม่นยำ และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ หัวใจสำคัญของไดรฟ์เหล่านี้คืออัลกอริธึมการควบคุมที่ซับซ้อนซึ่งกำหนดประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงาน ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกอัลกอริธึมการควบคุมหลักที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง โดยให้ความกระจ่างเกี่ยวกับหลักการ ข้อดี และการใช้งาน

อัลกอริธึมควบคุมเวกเตอร์

การควบคุมเวกเตอร์หรือที่เรียกว่าการควบคุมเชิงสนาม (FOC) เป็นหนึ่งในอัลกอริธึมการควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง อัลกอริธึมนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้สามารถควบคุมแรงบิดและส่วนประกอบฟลักซ์ของมอเตอร์ได้อย่างอิสระ คล้ายกับวิธีการควบคุมมอเตอร์กระแสตรง ด้วยการแปลงกระแสสเตเตอร์สามเฟสให้เป็นระบบพิกัดสองแกน (แกน dq) การควบคุมเวกเตอร์จึงทำให้สามารถควบคุมสนามแม่เหล็กและการผลิตแรงบิดของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ

หลักการพื้นฐานของการควบคุมเวกเตอร์เกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก: การแปลงพิกัดและการนำลูปควบคุมไปใช้ ขั้นแรก กระแสสเตเตอร์สามเฟสจะถูกแปลงเป็นแกน dq โดยใช้การแปลงทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่า การแปลงแบบปาร์ค การแปลงนี้จะแยกกระแสสเตเตอร์ออกเป็นสององค์ประกอบ: กระแสแกนตรง (Id) และกระแสแกนสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Iq) กระแสไฟฟ้าในแกนตรงมีหน้าที่ควบคุมฟลักซ์แม่เหล็กของมอเตอร์ ในขณะที่กระแสไฟฟ้าในแกนสี่เหลี่ยมจัตุรัสใช้เพื่อควบคุมแรงบิดของมอเตอร์

เมื่อกระแสสเตเตอร์ถูกแปลงเป็นแกน dq ลูปควบคุมจะถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมกระแส Id และ Iq ลูปควบคุมฟลักซ์จะปรับกระแส Id เพื่อรักษาฟลักซ์แม่เหล็กให้คงที่ในมอเตอร์ ในขณะที่ลูปควบคุมแรงบิดจะปรับกระแส Iq เพื่อให้ได้เอาต์พุตแรงบิดที่ต้องการ โดยทั่วไปลูปควบคุมเหล่านี้จะใช้ตัวควบคุมสัดส่วนปริพันธ์ (PI) เพื่อให้มั่นใจถึงการควบคุมที่แม่นยำและมีเสถียรภาพ

ข้อดีหลักประการหนึ่งของการควบคุมเวกเตอร์คือความสามารถในการให้สมรรถนะไดนามิกสูงและการควบคุมแรงบิดที่แม่นยำ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการเปลี่ยนแปลงความเร็วและแรงบิดอย่างรวดเร็ว เช่น รอกเครน ระบบสายพานลำเลียง และเครื่องมือกล นอกจากนี้ การควบคุมเวกเตอร์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้โดยการลดการสูญเสียสเตเตอร์และปรับการกระจายฟลักซ์แม่เหล็กให้เหมาะสม

อัลกอริทึมการควบคุมแรงบิดโดยตรง (DTC)

การควบคุมแรงบิดโดยตรง (DTC) เป็นอีกหนึ่งอัลกอริธึมควบคุมยอดนิยมที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง ต่างจากการควบคุมเวกเตอร์ ซึ่งอาศัยการแปลงพิกัดและลูปควบคุมกระแส DTC จะควบคุมแรงบิดและฟลักซ์ของมอเตอร์โดยตรงโดยการเลือกเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมจากตารางเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

หลักการพื้นฐานของ DTC เกี่ยวข้องกับสองขั้นตอนหลัก: การประมาณแรงบิดและฟลักซ์ และการเลือกเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า ขั้นแรก แรงบิดและฟลักซ์ของมอเตอร์จะถูกประมาณตามกระแสสเตเตอร์และแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ โดยทั่วไปการประมาณค่านี้ทำได้โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์ ซึ่งคำนึงถึงคุณลักษณะทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของมอเตอร์ด้วย

เมื่อประมาณแรงบิดและฟลักซ์แล้ว อัลกอริธึม DTC จะเลือกเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมจากตารางเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ได้ค่าอ้างอิงแรงบิดและฟลักซ์ที่ต้องการ การเลือกเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับลอจิกการสลับที่เปรียบเทียบแรงบิดและฟลักซ์โดยประมาณกับค่าอ้างอิง และเลือกเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่จะลดข้อผิดพลาดระหว่างกัน

ข้อดีหลักประการหนึ่งของ DTC คือความเรียบง่ายและการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว เนื่องจาก DTC ควบคุมแรงบิดและฟลักซ์ของมอเตอร์โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องแปลงพิกัดและลูปควบคุมกระแส จึงสามารถตอบสนองแรงบิดได้เร็วกว่าเมื่อเทียบกับการควบคุมเวกเตอร์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพไดนามิกสูง เช่น รถไฟความเร็วสูง ลิฟต์ และกังหันลม

ข้อดีอีกประการหนึ่งของ DTC คือความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของมอเตอร์ เนื่องจาก DTC ไม่ได้อาศัยโมเดลมอเตอร์ที่แม่นยำ จึงสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ของมอเตอร์ เช่น ความต้านทาน ความเหนี่ยวนำ และการเชื่อมต่อฟลักซ์ ทำให้มีความน่าเชื่อถือมากขึ้นและง่ายต่อการนำไปใช้ในการใช้งานจริง

อัลกอริธึมการควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์

นอกเหนือจากการควบคุมเวกเตอร์และ DTC แล้ว ยังมีอัลกอริธึมควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์หลายตัวที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง อัลกอริธึมเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อขจัดความจำเป็นในการใช้เซนเซอร์ภายนอก เช่น ตัวเข้ารหัสและรีโซลเวอร์ โดยการประมาณความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์ตามกระแสและแรงดันไฟฟ้าของสเตเตอร์ที่วัดได้

อัลกอริธึมควบคุมแบบไร้เซนเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปอย่างหนึ่งคือวิธีการสังเกตการณ์ตามแบบจำลอง วิธีนี้ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์เพื่อประมาณความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์โดยพิจารณาจากกระแสและแรงดันไฟฟ้าของสเตเตอร์ที่วัดได้ โดยทั่วไปผู้สังเกตการณ์ตามแบบจำลองจะประกอบด้วยผู้สังเกตการณ์สถานะและตัวประมาณความเร็ว ผู้สังเกตการณ์จะประมาณสถานะภายในของมอเตอร์ เช่น กระแสสเตเตอร์ ฟลักซ์ของโรเตอร์ และความเร็ว โดยพิจารณาจากกระแสและแรงดันไฟฟ้าของสเตเตอร์ที่วัดได้ ตัวประมาณความเร็วจะใช้สถานะโดยประมาณเพื่อคำนวณความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์

อัลกอริธึมควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์อีกวิธีหนึ่งคือวิธีการฉีดสัญญาณ วิธีการนี้จะฉีดสัญญาณความถี่สูงเข้าไปในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ และวัดการตอบสนองของมอเตอร์ต่อสัญญาณที่ฉีดเข้าไป ด้วยการวิเคราะห์การตอบสนองของมอเตอร์ วิธีการฉีดสัญญาณจึงสามารถประมาณความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์ได้

ข้อได้เปรียบหลักของอัลกอริธึมการควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์คือการประหยัดต้นทุนและเพิ่มความน่าเชื่อถือ อัลกอริธึมควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์ช่วยลดต้นทุนและความซับซ้อนของระบบขับเคลื่อนด้วยการขจัดความจำเป็นในการใช้เซ็นเซอร์ภายนอก นอกจากนี้ เนื่องจากไม่มีเซ็นเซอร์ภายนอก ระบบขับเคลื่อนจึงมีโอกาสน้อยที่จะเกิดความล้มเหลวของเซ็นเซอร์และปัญหาการบำรุงรักษา

อัลกอริธึมการควบคุมเฉพาะแอปพลิเคชัน

นอกเหนือจากอัลกอริธึมควบคุมวัตถุประสงค์ทั่วไปที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ยังมีอัลกอริธึมควบคุมเฉพาะแอปพลิเคชันหลายตัวที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง อัลกอริธึมเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน เช่น ปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์ และโรงรีด

ตัวอย่างเช่น ในการใช้งานปั๊มและพัดลม โดยทั่วไปอัลกอริธึมการควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ประหยัดพลังงานโดยการปรับความเร็วของมอเตอร์ตามความต้องการของกระบวนการ สิ่งนี้เรียกว่าการควบคุมความเร็วตัวแปร (VSD) การควบคุม VSD สามารถลดการใช้พลังงานของปั๊มและพัดลมได้มากถึง 50% เมื่อเทียบกับไดรฟ์ความเร็วคงที่

ในการใช้งานคอมเพรสเซอร์ โดยทั่วไปอัลกอริธึมการควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาแรงดันคายประจุให้คงที่โดยการปรับความเร็วของมอเตอร์ สิ่งนี้เรียกว่าการควบคุมแรงดัน การควบคุมแรงดันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของคอมเพรสเซอร์โดยการลดการใช้พลังงานและป้องกันการโอเวอร์โหลด

ในการใช้งานโรงรีด โดยทั่วไปอัลกอริธึมการควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้การควบคุมความเร็วและความตึงที่แม่นยำ สิ่งนี้เรียกว่าการควบคุมความเร็วและความตึง การควบคุมความเร็วและความตึงสามารถปรับปรุงคุณภาพและผลผลิตของโรงรีดโดยการลดการเปลี่ยนแปลงของความหนาและปรับปรุงผิวสำเร็จของผลิตภัณฑ์รีด

บทสรุป

โดยสรุป อัลกอริธึมการควบคุมที่ใช้ในไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางมีบทบาทสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพและฟังก์ชันการทำงาน การควบคุมเวกเตอร์, DTC, อัลกอริธึมการควบคุมแบบไร้เซนเซอร์ และอัลกอริธึมการควบคุมเฉพาะแอปพลิเคชัน ล้วนเป็นเครื่องมือสำคัญในคลังแสงของผู้ผลิตไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง แต่ละอัลกอริธึมมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และการเลือกอัลกอริธึมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน

ในฐานะซัพพลายเออร์ไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลาง เรามีอัลกอริธึมการควบคุมที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา ไดรฟ์ของเรามีอัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูงที่ให้สมรรถนะไดนามิกสูง การควบคุมแรงบิดที่แม่นยำ ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความน่าเชื่อถือ ไม่ว่าคุณกำลังมองหาตัวขับเคลื่อนสำหรับปั๊ม พัดลม คอมเพรสเซอร์ หรือโรงรีด เรามีโซลูชันที่เหมาะสมสำหรับคุณ

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางและอัลกอริธึมการควบคุมที่เรานำเสนอ โปรดเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเราที่ [URL เว็บไซต์] คุณยังสามารถสำรวจของเราโมดูลตอบรับพลังงาน AFE-ไดรฟ์ซิงโครนัสหลายเครื่อง, และอินเวอร์เตอร์ความถี่อากาศเย็นสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม

เรายินดีเสมอที่จะหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณและมอบโซลูชันที่ปรับแต่งตามความต้องการให้กับคุณ ติดต่อเราวันนี้เพื่อเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับความต้องการไดรฟ์แรงดันไฟฟ้าปานกลางของคุณ

อ้างอิง

• Boldea, I. และ Nasar, SA (1999) การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า: แนวทางบูรณาการ ซีอาร์ซี เพรส.
• ฮาวา, AM, Kerkman, RJ, & Lipo, TA (2002) การควบคุมเครื่องจักรไฟฟ้า สำนักพิมพ์อีอีอี
• กฤษนัน อาร์. (2544). ตัวขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า: การสร้างแบบจำลอง การวิเคราะห์ และการควบคุม ห้องฝึกหัด.