Was sind die Drehmomentkontrollmethoden eines VF -Steuerungs -VFD?

Als Lieferant von VF Control VFDS habe ich aus erster Hand miterlebt, wie die entscheidende Rolle der Rollenmomentregelung bei der Leistung und Effizienz variabler Frequenzantriebe spielt. In diesem Blog werden wir die verschiedenen Drehmomentkontrollmethoden eines VF Control VFD untersuchen, das sich mit ihren Prinzipien, Vorteilen und Anwendungen befasst.

Drehmoment in VFDs verstehen

Das Drehmoment ist die Rotationskraft, die dazu führt, dass sich ein Objekt um eine Achse dreht. Im Kontext von VFDs ist die Drehmomentkontrolle für die Aufrechterhaltung der gewünschten Geschwindigkeit und Leistung des Motors unter verschiedenen Lastbedingungen unerlässlich. Ein VF Control VFD (Variable Frequency Drive) passt die Frequenz und Spannung an, die dem Motor zugeführt wird, um die Geschwindigkeit und das Drehmoment zu steuern.

Direkte Drehmomentkontrolle (DTC)

Eine der am weitesten fortgeschrittenen Drehmomentkontrollmethoden ist die direkte Drehmomentkontrolle (DTC). DTC bietet eine direkte und schnelle Kontrolle über das Drehmoment und den Fluss des Motors. Anstatt eine komplexe Koordinatentransformation wie bei anderen Methoden zu verwenden, wählt DTC den optimalen Spannungsvektor direkt basierend auf der Differenz zwischen der Referenz- und dem tatsächlichen Drehmoment- und der Flusswerte aus.

Das Prinzip hinter DTC besteht darin, den Fehler zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Drehmoment und dem tatsächlichen Fluss zu minimieren. Durch die Verwendung eines Hysterese -Controllers kann DTC den Spannungsvektor schnell einstellen, um das Drehmoment und den Fluss in den angegebenen Bändern zu halten. Dies führt zu einer sehr schnellen dynamischen Reaktion, die besonders in Anwendungen nützlich ist, bei denen schnelle Drehmomentveränderungen erforderlich sind, z. B. in der Robotik und in hoher Geschwindigkeitsbearbeitung.

Zu den Vorteilen von DTC gehören:

• Schnelle dynamische Reaktion: Es kann eine Drehmomentantwortzeit in der Reihenfolge von Millisekunden erreichen, die eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung des Motors ermöglichen.
• Genauigkeit mit hoher Drehmoment: Eine genaue Kontrolle des Drehmoments kann auch unter unterschiedlichen Lastbedingungen gehalten werden.
• Vereinfachte Kontrollstruktur: Da es nicht auf komplexen Koordinatentransformationen beruht, ist der Kontrollalgorithmus relativ einfach und verringert die Rechenlast des Controllers.

DTC hat jedoch auch einige Einschränkungen. Es kann relativ hohe Drehmomentwelligkeit erzeugen, was zu mechanischen Schwingungen im Motor und der angeschlossenen Geräte führen kann. Zusätzlich ist die Schaltfrequenz des Wechselrichters in DTC nicht konstant, was zu EMI -Problemen (Elektromagnetische Interferenzen) führen kann.

Vektorkontrolle

Die Vektorkontrolle, auch als Feld -Oriented Control (FOC) bekannt, ist eine weitere weit verbreitete Drehmomentkontrollmethode für VF -Steuerungs -VFDs. Die Grundidee der Vektorsteuerung besteht darin, die drei Phasenstatorströme des Motors in zwei orthogonale Komponenten umzuwandeln: das Drehmoment - produzierende Komponente (q - Achsestrom) und die Flusskomponente (D - Achsenstrom).

Bei der Vektorkontrolle werden die Statorströme zuerst gemessen und dann vom stationären drei Phasenreferenzrahmen in einen rotierenden zwei Phasenreferenzrahmen umgewandelt, der mit dem Rotorfluss ausgerichtet ist. Durch die unabhängige Steuerung der q - Achse- und D -Achsenströme kann das Drehmoment und der Fluss des Motors getrennt gesteuert werden.

Es gibt zwei Haupttypen der Vektorsteuerung: direkte Vektorsteuerung und indirekte Vektorkontrolle. Bei der direkten Vektorsteuerung wird die Rotorflussposition direkt mit Sensoren wie Hallsensoren oder Encodern gemessen. Die indirekte Vektorsteuerung dagegen schätzt die Rotorflussposition basierend auf den elektrischen Parametern des Motors und den gemessenen Statorströmen.

Zu den Vorteilen der Vektorkontrolle gehören:

• Genauigkeit mit hoher Drehmomentkontrolle: Es kann eine sehr genaue Kontrolle des Drehmoments liefern und es für Anwendungen geeignet ist, die eine hohe Präzisionsgeschwindigkeit und Drehmomentregulierung erfordern, z. B. in Aufzügen und Textilmaschinen.
• Niedrige Drehmomentwelle: Im Vergleich zu DTC erzeugt die Vektorkontrolle im Allgemeinen eine weniger Drehmomentwelligkeit, was zu einem reibungsloseren Betrieb des Motors führt.
• Konstante Schaltfrequenz: Der Wechselrichter in der Vektorsteuerung arbeitet mit einer konstanten Schaltfrequenz, was zur Reduzierung von EMI hilft.

Die Vektorkontrolle hat jedoch auch einige Nachteile. Es erfordert genaue Kenntnis der elektrischen Parameter des Motors wie Statorwiderstand, Rotorwiderstand und gegenseitiger Induktivität. Fehler in diesen Parametern können die Leistung des Steuerungssystems beeinflussen. Darüber hinaus ist der Steueralgorithmus komplexer als DTC und erfordert einen leistungsfähigeren Controller.

V/F -Steuerung mit Drehmomentschub

Die V/F -Steuerung ist die einfachste und am häufigsten verwendete Kontrollmethode für VFDs. Bei V/F -Kontrolle wird das Verhältnis der Spannung (V) zur Frequenz (F) konstant gehalten, um einen relativ konstanten magnetischen Fluss im Motor aufrechtzuerhalten. Bei niedrigen Frequenzen wird der Statorwiderstandsspannungsabfall jedoch signifikant, was zu einer Abnahme des Motordrehmoments führen kann.

Um dies auszugleichen, wird der V/F -Steuerung das Drehmomentschub hinzugefügt. Drehmomentsteigerung erhöht die Spannung bei niedrigen Frequenzen, um das Drehmoment des Motors aufrechtzuerhalten. Dies wird erreicht, indem die Ausgangsspannung des VFD basierend auf der Frequenz eine zusätzliche Spannungskomponente hinzugefügt wird.

Zu den Vorteilen der V/F -Kontrolle mit Drehmomentschub gehören:

• Einfacher Kontrollalgorithmus: Es ist einfach zu implementieren und erfordert minimale Kenntnisse der Parameter des Motors.
• Niedrige Kosten: Da keine komplexen Sensoren oder Kontrollalgorithmen erforderlich sind, sind die Kosten der VFD relativ niedrig.
• Geeignet für allgemeine - Zweckanträge: Es wird häufig in Anwendungen verwendet, bei denen eine präzise Drehmomentkontrolle nicht kritisch ist, wie beispielsweise in Ventilatoren, Pumpen und Förderer.

Die V/F -Steuerung mit Drehmomentschub hat jedoch nur begrenzte Funktionen für die Drehmomentkontrolle. Es kann nicht das gleiche Maß an Drehmomentgenauigkeit und dynamischer Reaktion wie DTC- oder Vektorkontrolle liefern. Der Drehmomentschub ist eine feste Kompensation, die für alle Lastbedingungen möglicherweise nicht optimal ist.

Anwendungen verschiedener Drehmomentkontrollmethoden

• Direkte Drehmomentkontrolle: DTC eignet sich gut - eignet sich für Anwendungen, die eine schnelle dynamische Reaktion und eine hohe Drehmomentleistung erfordern, z. B. in Elektrofahrzeugen, Hochgeschwindigkeitszügen und Industrierobotern. In einem Elektrofahrzeug kann DTC beispielsweise das Drehmoment des Motors schnell einstellen, um eine reibungslose Beschleunigung und Verzögerung zu erzielen und das Fahrerlebnis des Fahrzeugs zu verbessern.
• Vektorkontrolle: Die Vektorsteuerung wird üblicherweise in Anwendungen verwendet, die eine hohe Präzisionsgeschwindigkeit und Drehmomentregelung benötigen, z. B. in Werkzeugmaschinen, Aufzügen und Textilmaschinen. In einer Werkzeugmaschine kann die Vektorsteuerung genaue Schnittkräfte sicherstellen, indem das Drehmoment des Motors präzise gesteuert wird, was zu einer hohen Qualitätsbearbeitung führt.
• V/F -Steuerung mit Drehmomentschub: V/F -Kontrolle mit Drehmomentschub wird im Allgemeinen weit verbreitet - Zweckanwendungen, bei denen Kosten - Effektivität ein Hauptanliegen ist, wie beispielsweise in Lüftern, Pumpen und Gebläsen. In einer Lüfteranwendung kann es eine relativ konstante Geschwindigkeit beibehalten und ein ausreichendes Drehmoment für die Lüfterklingen bieten.

Abschluss

Zusammenfassend hängt die Auswahl der Drehmomentkontrollmethode für eine VF -Steuerung VFD von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Die direkte Drehmomentkontrolle bietet eine schnelle dynamische Reaktion, kann jedoch Probleme mit Drehmomentripple und EMI haben. Die Vektorsteuerung bietet eine hohe Präzisionsdrehmomentregelung, erfordert jedoch genaue Motorparameter und einen komplexeren Steueralgorithmus. Die V/F -Kontrolle mit Drehmomentschub ist einfach und Kosten - effektiv, verfügt jedoch über begrenzte Funktionen der Drehmomentkontrolle.

Als Lieferant von VF Control VFDS können wir Ihnen die am besten geeignete VFD -Lösung basierend auf Ihren Anwendungsanforderungen zur Verfügung stellen. Ob Sie eine brauchenVFD Variable Frequency LaufwerkFür eine allgemeine Anwendung oder eine hohe LeistungEinphase -VFD -Laufwerkfür eine spezielle Aufgabe oder aNormaler Dienst und Hochleistungs -VFDUm unterschiedliche Lastbedingungen zu bewältigen, haben wir das Know -how und die Produkte, um Ihre Anforderungen zu erfüllen.

Wenn Sie an unseren VF Control VFD -Produkten interessiert sind oder weitere Informationen zu Drehmomentkontrollmethoden benötigen, können Sie sich gerne an uns kontaktieren, um eine detaillierte Diskussions- und Beschaffungsverhandlung zu erhalten. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten, um die beste Leistung und Effizienz für Ihre Anwendungen zu erzielen.

Referenzen

• Boldea, I. & Nasar, SA (2005). Elektrische Laufwerke: Ein integrativer Ansatz. CRC Press.
• Novotny, DW & Lipo, TA (2006). Vektorsteuerung und Dynamik von Wechselstromverteilungen. Oxford University Press.
• Bose, BK (2002). Moderne Stromeelektronik und Wechselstromantriebe. Prentice Hall.