VF Control VFD'lerinin bir tedarikçisi olarak, değişken frekans sürücülerinin performansında ve verimliliğinde önemli rol tork kontrolünün oynadığı ilk elden tanık oldum. Bu blogda, bir VF kontrol VFD'nin çeşitli tork kontrol yöntemlerini, prensiplerini, avantajlarını ve uygulamalarını araştıracağız.
VFD'lerde torku anlamak
Tork, bir nesnenin bir eksen etrafında dönmesine neden olan dönme kuvvetidir. VFD'ler bağlamında, farklı yük koşulları altında motorun istenen hızını ve performansını korumak için tork kontrolü gereklidir. Bir VF kontrol VFD (değişken frekans sürücüsü), hızını ve torkunu kontrol etmek için motora verilen frekansı ve voltajı ayarlar.
Doğrudan Tork Kontrolü (DTC)
En gelişmiş tork kontrol yöntemlerinden biri doğrudan tork kontrolüdür (DTC). DTC, motorun torku ve akısının doğrudan ve hızlı bir şekilde kontrolünü sunar. DTC, diğer yöntemlerde olduğu gibi karmaşık bir koordinat dönüşümü kullanmak yerine, referans ve gerçek tork ve akı değerleri arasındaki farka göre optimal voltaj vektörünü doğrudan seçer.
DTC'nin arkasındaki ilke, istenen ve gerçek tork ve akı arasındaki hatayı en aza indirmektir. Bir histerezis denetleyicisi kullanarak DTC, belirtilen bantlar içinde tork ve akıyı korumak için voltaj vektörünü hızlı bir şekilde ayarlayabilir. Bu, robotik ve yüksek hızlı işleme gibi torktaki hızlı değişikliklerin gerekli olduğu uygulamalarda özellikle yararlı olan çok hızlı bir dinamik yanıtla sonuçlanır.
DTC'nin avantajları şunları içerir:
- Hızlı dinamik yanıt: Milisaniye sırasında bir tork tepki süresi elde edebilir, bu da motorun hızlı bir şekilde hızlanmasına ve yavaşlamasına izin verir.
- Yüksek tork doğruluğu: Torkun kesin kontrolü, değişen yük koşullarında bile korunabilir.
- Basitleştirilmiş Kontrol Yapısı: Karmaşık koordinat dönüşümlerine dayanmadığından, kontrol algoritması nispeten basittir ve kontrolör üzerindeki hesaplama yükünü azaltır.
Ancak, DTC'nin bazı sınırlamaları da vardır. Motorda ve bağlı ekipmanda mekanik titreşimlere neden olabilecek nispeten yüksek tork dalgalanması üretebilir. Ek olarak, DTC'deki invertörün anahtarlama frekansı sabit değildir, bu da elektromanyetik parazit (EMI) sorunlarına yol açabilir.
Vektör kontrolü
Alan odaklı kontrol (FOC) olarak da bilinen vektör kontrolü, VF kontrol VFD'leri için yaygın olarak kullanılan bir başka tork kontrol yöntemidir. Vektör kontrolünün temel fikri, motorun üç faz stator akımlarını iki dikey bileşen haline getirmektir: tork - bileşen üreten bileşen (q eksen akımı) ve akı - üreten bileşen (d - eksen akımı).
Vektör kontrolünde, stator akımları önce ölçülür ve daha sonra sabit üç faz referans çerçevesinden rotor akısı ile hizalanan dönen iki faz referans çerçevesine dönüştürülür. Q - ekseni ve D - eksen akımlarını bağımsız olarak kontrol ederek, motorun torku ve akısı ayrı ayrı kontrol edilebilir.
İki ana vektör kontrol türü vardır: doğrudan vektör kontrolü ve dolaylı vektör kontrolü. Doğrudan vektör kontrolünde, rotor akı konumu, salon sensörleri veya kodlayıcılar gibi sensörler kullanılarak doğrudan ölçülür. Dolaylı vektör kontrolü ise, motorun elektrik parametrelerine ve ölçülen stator akımlarına göre rotor akı konumunu tahmin eder.
Vektör kontrolünün avantajları şunları içerir:
- Yüksek tork kontrol doğruluğu: Asansörler ve tekstil makineleri gibi yüksek hassas hız ve tork düzenlemesi gerektiren uygulamalar için uygun hale getirerek torkun çok hassas kontrolünü sağlayabilir.
- Düşük tork dalgası: DTC ile karşılaştırıldığında, vektör kontrolü genellikle daha az tork dalgalanması üretir, bu da motorun daha pürüzsüz çalışmasına neden olur.
- Sabit anahtarlama frekansı: Vektör kontrolündeki invertör, EMI'yi azaltmaya yardımcı olan sabit bir anahtarlama frekansında çalışır.
Bununla birlikte, vektör kontrolünün de bazı dezavantajları vardır. Motorun stator direnci, rotor direnci ve karşılıklı endüktans gibi elektrik parametreleri hakkında doğru bilgi gerektirir. Bu parametrelerdeki hatalar kontrol sisteminin performansını etkileyebilir. Ek olarak, kontrol algoritması DTC'den daha karmaşıktır ve daha güçlü bir kontrolör gerektirir.
Tork artışı ile v/f kontrolü
V/F kontrolü, VFD'ler için en basit ve en yaygın kullanılan kontrol yöntemidir. V/F kontrolünde, voltajın (V) frekansa (F) oranı, motorda nispeten sabit bir manyetik akıyı korumak için sabit tutulur. Bununla birlikte, düşük frekanslarda, stator direnç voltajı düşüşü önemli hale gelir, bu da motorun torkunda bir azalmaya neden olabilir.
Bunu telafi etmek için V/F kontrolüne tork artışı eklenir. Tork artışı, motorun torkunu korumak için düşük frekanslarda voltajı arttırır. Bu, frekansa göre VFD'nin çıkış voltajına ek bir voltaj bileşeni eklenerek elde edilir.
Tork artışı ile V/F kontrolünün avantajları şunlardır:
- Basit Kontrol Algoritması: Uygulanması kolaydır ve motorun parametreleri hakkında minimum bilgi gerektirir.
- Düşük maliyet: Karmaşık sensörler veya kontrol algoritmaları gerektirmediğinden, VFD'nin maliyeti nispeten düşüktür.
- Genel amaçlı uygulamalar için uygun: Fanlar, pompalar ve konveyörlerde olduğu gibi kesin tork kontrolünün kritik olmadığı uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.
Bununla birlikte, tork artışı ile V/F kontrolü sınırlı tork kontrol yeteneklerine sahiptir. DTC veya vektör kontrolü ile aynı seviyede tork doğruluğu ve dinamik yanıt sağlayamaz. Tork artışı, tüm yük koşulları için en uygun olmayabilecek sabit bir tazminattır.
Farklı tork kontrol yöntemlerinin uygulamaları
- Doğrudan Tork Kontrolü: DTC, elektrikli araçlar, yüksek hızlı trenler ve endüstriyel robotlar gibi hızlı dinamik yanıt ve yüksek tork performansı gerektiren uygulamalar için uygundur. Örneğin, elektrikli bir araçta DTC, pürüzsüz hızlanma ve yavaşlama sağlamak için motorun torkunu hızlı bir şekilde ayarlayarak aracın sürüş deneyimini geliştirebilir.
- Vektör kontrolü: Vektör kontrolü, takım tezgahları, asansörler ve tekstil makineleri gibi yüksek hassas hız ve tork kontrolü gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Bir takım tezgahında, vektör kontrolü, motorun torkunu tam olarak kontrol ederek doğru kesme kuvvetlerini sağlayarak yüksek kaliteli işleme ile sonuçlanabilir.
- Tork artışı ile v/f kontrolü: Tork takviyesi ile V/F kontrolü, maliyet - etkinliğin hayranlar, pompalar ve üfleyiciler gibi önemli bir endişe olduğu genel olarak yaygın olarak kullanılır. Bir fan uygulamasında, nispeten sabit bir hızı koruyabilir ve fan bıçaklarını sürmek için yeterli tork sağlayabilir.
Çözüm
Sonuç olarak, bir VF kontrol VFD için tork kontrol yöntemi seçimi, uygulamanın özel gereksinimlerine bağlıdır. Doğrudan tork kontrolü hızlı dinamik yanıt sunar, ancak tork dalgalanması ve EMI ile ilgili sorunlar olabilir. Vektör kontrolü yüksek hassas tork kontrolü sağlar, ancak doğru motor parametreleri ve daha karmaşık bir kontrol algoritması gerektirir. Tork artışı olan V/F kontrolü basit ve maliyet etkilidir - ancak sınırlı tork kontrol yeteneklerine sahiptir.
VF Control VFD'lerinin bir tedarikçisi olarak, başvuru ihtiyaçlarınıza göre size en uygun VFD çözümünü sağlayabiliriz. İhtiyacınız olsunVFD değişken frekans sürücüsüGenel amaçlı bir uygulama veya yüksek performans içinTek fazlı VFD sürücüözel bir görev için veyaNormal görev ve ağır görevli VFDFarklı yük koşullarını ele almak için, gereksinimlerinizi karşılayacak uzmanlığa ve ürünlere sahibiz.
VF Control VFD ürünlerimizle ilgileniyorsanız veya tork kontrol yöntemleri hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacınız varsa, ayrıntılı bir tartışma ve tedarik müzakeresi için lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin. Uygulamalarınız için en iyi performansı ve verimliliği elde etmek için sizinle birlikte çalışmayı dört gözle bekliyoruz.
Referanslar
- Boldea, I. ve Nasar, SA (2005). Elektrikli Sürücüler: Bütünleştirici bir yaklaşım. CRC Press.
- Novotny, DW ve Lipo, TA (2006). AC sürücülerin vektör kontrolü ve dinamikleri. Oxford University Press.
- Bose, BK (2002). Modern Güç Elektroniği ve AC Sürücüleri. Prentice Salonu.