By
Tegen de achtergrond van toenemende energiecrises en milieuzorgen wint onderzoek op het gebied van efficiënte en milieuvriendelijke motoraandrijfsystemen aan momentum. Hiertoe behoren de Synchrone motor met permanente magneet (PMSM) onderscheidt zich door zijn hoge efficiëntie, lagere geluidsniveaus en lagere energieverbruik, wat de alomtegenwoordigheid ervan in uiteenlopende sectoren heeft bevorderd.
Om echter het volledige potentieel van een PMSM, geavanceerde methodologieën voor controle zouden nodig zijn. Onder de methodologieën heeft vectorcontroletechnologie een hoge status vanwege het vermogen om nauwkeurige controle over de PMSM's te bieden.
Een alomvattend begrip van vectorcontrole geeft ons niet alleen het juiste inzicht in PMSM prestatiekenmerken, maar vormt ook een belangrijke theoretische onderbouwing voor pragmatische toepassingen. Tegelijkertijd dient het als een waardevolle toetssteen die de evolutie binnen de vooruitgang van motorische besturingstechnologieën ondersteunt.
Vectorbesturing is een moderne motorbesturingstechniek, die door middel van coördinatentransformatie en ontkoppelingsbesturing van stroom en spanning de uiterst nauwkeurige besturing van de motor kan realiseren. Het belangrijkste doel van vectorbesturingstechnologie is het realiseren van hoge dynamische prestaties en hoge statische nauwkeurigheid van de motor, terwijl de efficiëntie en koppeluitvoer van de motor worden verbeterd.
Vectorbesturing is gebaseerd op het wiskundige model van de motor, dat de driefasenvariabele van de motor omzet in een kwadratuurvariabele via coördinatentransformatie om de ontkoppelingsregeling van stroom en koppel te realiseren. De meest gebruikte coördinatentransformaties zijn de Clarke-transformatie en de Park-transformatie:
-Clarke-transformatie: transformeert driefasevariabelen in orthogonale variabelen voor vectorbesturing in een stationair coördinatensysteem.
-Parktransformatie: Transformeert orthogonale variabelen naar vectoren in het roterende coördinatensysteem; wordt gebruikt bij vectorbesturing rond een roterend coördinatensysteem.
Het omvat hoofdzakelijk de volgende stappen om vectorbestrijding uit te voeren:
Sensoren registreren de positie en snelheid van de motor en de waarden van stroom en spanning.
Bereken op basis van het wiskundige motormodel en de coördinatentransformatie de orthogonale stroomcomponent van de motor. Regel de AC-component volgens het besturingsdoel met behulp van een stroomregelaar om nauwkeurige regeling van de motor te implementeren. Gebruik PWM-technologie om de door de regelaar afgegeven stroomwaarde om te zetten in de werkelijke spanningswaarde en pas deze toe op de motor.
Herhaal de bovenstaande stappen continu voor realtime-regeling van de motor.
Vectorcontrole kan de dynamische prestaties en statische precisie van de motor verbeteren en een nauwkeurige controle van de motor implementeren. Ondertussen optimaliseert het de efficiëntie en koppeloutput van de motor en vereenvoudigt het het ontwerp van het motorregelsysteem. Dit verbetert de energie-efficiëntie van de motor en verlaagt de controlekosten. Vectorcontrole biedt een gemeenschappelijk raamwerk en manier voor motorcontrole, daarom is het handig voor het regelen van verschillende soorten motoren.
De vectorregelstrategie is de essentie van de regeling van synchrone motoren met permanente magneten. Deze strategie realiseert een uiterst nauwkeurige regeling van het motorkoppel en de motorsnelheid door de stroom en spanning van de motor nauwkeurig te regelen.
Het hoofddoel van vectorregeling, ook wel bekend als veldgerichte regeling (FOC), is om een nauwkeurige regeling van PMSM's te bieden. Dit omvat niet alleen een nauwkeurige regeling van koppel en snelheid, maar omvat ook de verbetering van de algehele prestaties en efficiëntie van de motor. Vectorregeling doet dit door de statorstroom te ontkoppelen in twee orthogonale componenten, waarvan er één verantwoordelijk is voor magnetische fluxregeling en de andere voor koppelregeling. Op deze manier is onafhankelijke regeling van koppel en flux, zoals bij DC-motoren, mogelijk.
Het gaat om het bereiken van specifieke doelstellingen met vectorbestrijding op de volgende manieren:
Vectorcontrole zorgt voor de toepassing van het exacte koppel dat een motor nodig heeft onder verschillende belastingsomstandigheden door nauwkeurige controle van de koppelproducerende stroomcomponent. Dit wordt van belang in toepassingen die precisiekoppel nodig hebben, zoals robotica en elektrische voertuigen.
Met vectorbesturing kan de snelheidsregeling van PMSM's nauwkeurig worden uitgevoerd door een snelheidsreferentie in te voeren en deze te behouden, zelfs wanneer de omstandigheden veranderen, zoals bij belastingvariatie. Een motor draait op de gewenste snelheid. Transportbanden en CNC-machines vereisen bijvoorbeeld een constante snelheid.
Het belangrijkste voordeel van vectorbesturing is de mogelijkheid om een snelle dynamische respons te verkrijgen. Dit betekent dat de motor snel kan reageren op veranderingen in de belasting of snelheidsopdracht, waardoor de algehele responsiviteit van het systeem wordt verbeterd. Een dergelijke mogelijkheid is zeer waardevol in toepassingen met hoge prestaties: servoaandrijvingen en tractiesystemen.
De besturing van de vector heeft als doel de soepele werking van de motor te behouden met minimale koppelrimpeling en mechanische trillingen. Dit gebeurt door de magnetische velden van de stator en rotor nauwkeurig uit te lijnen, waardoor de mechanische spanning op de motor wordt verminderd en de levensduur ervan wordt verlengd. Soepele werking is van het grootste belang in toepassingen zoals liften en precisieproductieapparatuur.
Door de bestaande componenten te optimaliseren en de flux op optimale niveaus te houden, verhoogt vectorcontrole de energie-efficiëntie van PMSM's. Het energieverbruik neemt af en de operationele kosten worden verlaagd, waardoor het ideaal is voor toepassingen waarbij energie-efficiëntie vereist is.
De bestaande strategie voor vectorbestrijding: Door de gelijkstroomcomponent van de motor te regelen, kan men het motorkoppel nauwkeurig regelen. De hierboven genoemde strategie zal toepasbaar zijn in situaties die snelle respons en nauwkeurige regeling vereisen.
Strategie voor spanningsvectorregeling: Deze strategie kan, door het regelen van de gelijkspanningscomponent van de motor, de snelheid van de motor nauwkeurig regelen. Het is geschikt voor werkomstandigheden die een soepele werking van de motor vereisen.
Strategie voor vectorbesturing van magnetisch veld: Door de controle van gelijkstroom- en spanningscomponenten van de motor tegelijkertijd, realiseert de motor de nauwkeurige controle van koppel en snelheid. Het is van toepassing op situaties die de overweging van koppel- of snelheidsregeling vereisen.
Verdere optimalisaties die de prestaties van vectorbesturing verbeteren, zijn onder meer:
Optimaliseer PI (proportioneel-integrale) controllerparameters: Optimaliseer de parameters van de PI-regelaar, zodat deze de dynamische prestaties verbetert en de statische nauwkeurigheid van de stroomregeling verbetert.
Introduceer laagdoorlaatfilters: Voeg low-pass filters toe aan stroom- en spanningsregelaars. Low-pass filtering vermindert hoogfrequente ruisinterferentie en verbetert de regelstabiliteit.
Gebruik geavanceerde besturingsalgoritmen: De introductie van geavanceerde besturingsalgoritmen, zoals fuzzy control, neurale netwerken, enz., kan de prestaties van vectorbesturing verder verbeteren.
Toepassingen voor motortoerentalregeling
Met betrekking tot de toepassing van motorsnelheid kan vectorregeltechnologie eenvoudig een hoge nauwkeurigheid bereiken bij het bereiken van bepaalde motorsnelheden. Door alleen een afwijking te bieden tussen de werkelijke en de doelsnelheid van de motor, stemt de methode van vectorregeltechnologie de stroom- en spanningswaarden van de motor af en verandert ook het koppel en de snelheid. Vergeleken met andere traditionele methoden voor snelheidsbeheer, wordt vectorregeltechnologie gekenmerkt door een hogere snelheidsregelprecisie en een snellere regelsnelheid.
Toepassingen voor motorpositieregeling
Bij de toepassing van motorpositieregeling kan vectorregeltechnologie een hoge precisie bereiken in de regeling van de motorpositie. Door de afwijking van de doelpositie van de werkelijke positie in te stellen, kan de vectorregeltechnologie de stroom en spanning van de motor aanpassen, waardoor het koppel en de positie van de motor worden gewijzigd. Deze positieregelmethode kan worden toegepast op situaties waarbij nauwkeurige positionering en regeling vereist zijn, zoals CNC-bewerkingsmachines.
Toepassingen voor motorkoppelregeling
Vectorregeltechnologie kan een hoge nauwkeurigheid bereiken in motorkoppelregeling tijdens motorkoppelregeling. Vectorregeltechnologie kan de stroom en spanning die aan de motor wordt geleverd, veranderen door een afwijking in te stellen tussen de ingestelde en werkelijke koppels, waardoor de koppeluitvoer van de motor verandert. Een dergelijke vorm van koppelregeling kan vervolgens worden toegepast in die toepassingen die een dergelijke hoge koppelregeling nodig hebben, zoals bij windenergieopwekking.
Toepassingen voor optimalisatie van motorefficiëntie
Bij de toepassing van motorrendementsoptimalisatie kan vectorregeltechnologie het verlies van de motor verminderen en de efficiëntie van de motor verbeteren door de stroom- en spanningsverdeling van de motor te optimaliseren. Bovendien kan de vectorregeltechnologie ook de bedrijfsstatus van de motor in realtime bewaken, de regelparameters van de motor regelen en de adaptieve regeling en efficiëntieoptimalisatie van de motor realiseren.
In dit opzicht is vectorregeltechnologie toegepast bij diagnose en bescherming tegen motorstoringen; het kan oordelen vellen over de bedrijfstoestand en de defecte toestand van een motor door de stroom-, spannings- en koppelparameters in realtime te bewaken. Als het gaat om motorstoringen, zou de vectorregeltechnologie de stroom op tijd uitschakelen of andere soorten beschermende maatregelen nemen om de motor te beschermen tegen schade. Bovendien kan het door de analyse en verwerking van storingsgegevens waardevolle referentie-informatie bieden voor de reparatie en het onderhoud van de motor.
Vectorregeltechnologie is een van de essentiële technologieën voor hoogpresterende en zeer nauwkeurige permanente magneetsynchrone motoren, die dynamische prestaties, statische precisie en effectief energiegebruik door de motor garanderen. Kortom, met verdere verbetering van de vermogenselektronicatechnologie en de ontwikkeling van de regeltheorie, zal vectorregeltechnologie die wordt toegepast in PMSM's uitgebreidere en diepgaandere toepassingen vinden, waardoor er meer mogelijkheden ontstaan op het gebied van prestatieverbetering en uitbreiding van toepassingen.
ENNENG is een hightechbedrijf dat zich toelegt op onderzoek en ontwikkeling van permanente magneetsynchrone motoren. Deze motoren worden gebruikt voor hoge en lage spanning, lage snelheid en hoge koppelprestaties. Ze hebben brede toepassingen in industrieën die verband houden met goudmijnen, kolenmijnen, bandenfabrieken, oliebronnen en waterzuiveringsinstallaties. ENNENG permanente magneetsynchrone motoren hebben verschillende voordelen, zoals energiebesparing, milieuvriendelijkheid en weinig onderhoud. Met een geavanceerd ontwerp en hoge betrouwbaarheid maken de prestaties van de motoren ze daarom zeer toepasbaar in gebieden die te maken hebben met lage snelheid en hoog koppel.
