Som leverantör av VF Control VFD: er har jag bevittnat första hand den avgörande rollens vridmomentkontroll spelar i prestanda och effektivitet av variabla frekvensdrivningar. I den här bloggen undersöker vi de olika momentstyrningsmetoderna för en VF -kontroll VFD, och studerar deras principer, fördelar och applikationer.
Förstå vridmoment i VFDS
Vridmoment är rotationskraften som får ett föremål att rotera runt en axel. I samband med VFD: er är vridmomentkontroll viktigt för att bibehålla motorns önskade hastighet och prestanda under olika belastningsförhållanden. En VF -kontroll VFD (variabel frekvensdrivning) justerar frekvensen och spänningen som levereras till motorn för att styra hastigheten och vridmomentet.
Direkt vridmomentkontroll (DTC)
En av de mest avancerade momentkontrollmetoderna är direkt vridmomentkontroll (DTC). DTC erbjuder en direkt och snabb kontroll av motorns vridmoment och flöde. Istället för att använda en komplex koordinatomvandling som i andra metoder, väljer DTC direkt den optimala spänningsvektorn baserat på skillnaden mellan referens och faktiska vridmoment och flödesvärden.
Principen bakom DTC är att minimera felet mellan önskat och faktiskt vridmoment och flöde. Genom att använda en hysteresstyrenhet kan DTC snabbt justera spänningsvektorn för att hålla vridmomentet och flödet i de angivna banden. Detta resulterar i ett mycket snabbt dynamiskt svar, vilket är särskilt användbart i applikationer där snabba förändringar i vridmoment krävs, till exempel i robotik och höghastighetsbearbetning.
Fördelarna med DTC inkluderar:
- Snabb dynamiskt svar: Det kan uppnå en vridmomentresponstid i storleksordningen millisekunder, vilket möjliggör snabb acceleration och retardation av motorn.
- Högmomentnoggrannhet: Exakt kontroll av vridmomentet kan hållas även under olika belastningsförhållanden.
- Förenklad kontrollstruktur: Eftersom det inte förlitar sig på komplexa koordinatomvandlingar är kontrollalgoritmen relativt enkel, vilket minskar beräkningsbördan på styrenheten.
DTC har dock också vissa begränsningar. Det kan generera relativt höga nivåer av vridmoment, vilket kan orsaka mekaniska vibrationer i motorn och den anslutna utrustningen. Dessutom är omkopplingsfrekvensen för inverteraren i DTC inte konstant, vilket kan leda till elektromagnetiska störningar (EMI).
Vektorkontroll
Vektorkontroll, även känd som fältorienterad kontroll (FOC), är en annan allmänt använda momentstyrningsmetod för VF -kontroll VFD: er. Den grundläggande idén med vektorkontroll är att omvandla motorns tre -fasstatorströmmar till två ortogonala komponenter: momentproducerande komponent (Q - axelström) och flödesproducerande komponent (D - axelström).
Vid vektorkontroll mäts statorströmmarna först och transformeras sedan från den stationära tre -fasreferensramen till en roterande två -fasreferensram som är i linje med rotorflödet. Genom att oberoende styrning av q - axeln och d -axelströmmarna kan momentet och flödet på motorn styras separat.
Det finns två huvudtyper av vektorkontroll: direkt vektorkontroll och indirekt vektorkontroll. Vid direkt vektorkontroll mäts rotorflödesläget direkt med sensorer såsom hallsensorer eller kodare. Indirekt vektorkontroll uppskattar å andra sidan rotorflödesläget baserat på motorns elektriska parametrar och de uppmätta statorströmmarna.
Fördelarna med vektorkontrollen inkluderar:
- Hög momentkontrollnoggrannhet: Det kan ge mycket exakt kontroll av vridmomentet, vilket gör det lämpligt för applikationer som kräver reglering av hög precision och vridmoment, till exempel i hissar och textilmaskiner.
- Rippel med låg vridmoment: Jämfört med DTC producerar vektorkontroll generellt mindre vridmoment, vilket resulterar i en jämnare drift av motorn.
- Konstant omkopplingsfrekvens: Omformaren i vektorkontrollen fungerar vid en konstant växlingsfrekvens, vilket hjälper till att minska EMI.
Vektorkontroll har emellertid också vissa nackdelar. Det kräver exakt kunskap om motorns elektriska parametrar, såsom statorresistens, rotorresistens och ömsesidig induktans. Eventuella fel i dessa parametrar kan påverka kontrollsystemets prestanda. Dessutom är kontrollalgoritmen mer komplex än DTC, vilket kräver en kraftfullare styrenhet.
V/f -kontroll med vridmoment boost
V/F -kontroll är den enklaste och mest använda kontrollmetoden för VFD: er. Vid v/f -kontroll hålls förhållandet mellan spänningen (v) och frekvensen (f) konstant för att upprätthålla ett relativt konstant magnetflöde i motorn. Vid låga frekvenser blir emellertid statormotståndsspänningsfallet betydande, vilket kan orsaka en minskning av motorns vridmoment.
För att kompensera för detta läggs vridmomentökning till V/F -kontrollen. Vridmomentförstärkning ökar spänningen vid låga frekvenser för att bibehålla motorns vridmoment. Detta uppnås genom att lägga till en ytterligare spänningskomponent till utgångsspänningen för VFD baserat på frekvensen.
Fördelarna med v/f -kontroll med vridmomentförstärkning inkluderar:
- Enkel kontrollalgoritm: Det är lätt att implementera och kräver minimal kunskap om motorns parametrar.
- Låg kostnad: Eftersom det inte kräver komplexa sensorer eller kontrollalgoritmer är kostnaden för VFD relativt låga.
- Lämplig för allmänna ansökningar: Det används ofta i applikationer där exakt momentkontroll inte är kritiskt, till exempel i fläktar, pumpar och transportörer.
V/F -kontroll med vridmomentförstärkning har emellertid begränsade momentkontrollfunktioner. Det kan inte ge samma nivå av vridmomentnoggrannhet och dynamiskt svar som DTC eller vektorkontroll. Vridmomentökningen är en fast kompensation, som kanske inte är optimal för alla belastningsförhållanden.
Tillämpningar av olika momentkontrollmetoder
- Direkt vridmomentkontroll: DTC är väl lämpad för applikationer som kräver snabbt dynamiskt svar och högvridmomentprestanda, till exempel i elektriska fordon, höghastighetståg och industrirobotar. I ett elektriskt fordon kan till exempel DTC snabbt justera motorns vridmoment för att ge smidig acceleration och retardation, vilket förbättrar fordonets körupplevelse.
- Vektorkontroll: Vektorkontroll används ofta i applikationer som kräver hög precisionshastighet och vridmomentkontroll, till exempel i maskinverktyg, hissar och textilmaskiner. I ett maskinverktyg kan vektorkontroll säkerställa exakta skärkrafter genom att exakt kontrollera motorns vridmoment, vilket resulterar i högkvalitativ bearbetning.
- V/f -kontroll med vridmoment boost: V/f -kontroll med vridmomentförstärkning används i allmänhet i allmänna ändamål där kostnad - effektivitet är ett stort problem, till exempel i fläktar, pumpar och blåsare. I en fläktapplikation kan den upprätthålla en relativt konstant hastighet och ge tillräckligt med vridmoment för att driva fläktbladen.
Slutsats
Sammanfattningsvis beror valet av momentkontrollmetod för en VF -kontroll VFD på applikationens specifika krav. Direkt vridmomentkontroll erbjuder snabbt dynamiskt svar men kan ha problem med vridmomentkrus och EMI. Vektorkontroll ger högkontroll med hög precision vridmoment men kräver exakta motorparametrar och en mer komplex kontrollalgoritm. V/F -kontroll med vridmomentförstärkning är enkel och kostnad - effektiv men har begränsade momentkontrollfunktioner.
Som leverantör av VF Control VFD: er kan vi ge dig den mest lämpliga VFD -lösningen baserad på dina applikationsbehov. Om du behöver enVFD -variabel frekvensdrivningför en allmän applikation eller en hög prestandaEnfas VFD -enhetför en specialiserad uppgift, eller enNormal plikt och tung VFDFör att hantera olika belastningsförhållanden har vi expertis och produkter för att uppfylla dina krav.
Om du är intresserad av våra VF -kontroll VFD -produkter eller behöver mer information om momentkontrollmetoder, vänligen kontakta oss för en detaljerad diskussions- och upphandlingsförhandling. Vi ser fram emot att arbeta med dig för att uppnå bästa prestanda och effektivitet för dina applikationer.
Referenser
- BODEA, I., & NASAR, SA (2005). Elektriska enheter: En integrativ strategi. CRC Press.
- Novotny, DW, & Lipo, TA (2006). Vektorkontroll och dynamik för AC -enheter. Oxford University Press.
- Bose, BK (2002). Modern kraftelektronik och AC -enheter. Prentice Hall.