By
Synchrone motoren met permanente magneet worden zeer gewaardeerd om hun hoge efficiëntie, lage ruis en betrouwbaarheid. Snelheidsregeling vormt een integraal onderdeel van het naar boven halen van de beste prestaties uit een permanente magneet synchrone motor. Net zoals ieder van ons een ritme of snelheid heeft, veranderen de permanente magneet synchrone motoren hun snelheid door toepassing voorwaarden creëren om aan de behoeften te voldoen en de beste resultaten te bereiken.
Basisprincipes van synchrone motorsnelheidsregeling met permanente magneet
De permanente magneet synchrone motor is een soort motor waarvan de rotor is gemaakt van permanente magneten die interacteren met de wikkelingen op de stator om een magnetisch veld te genereren. In de permanente magneet synchrone motor is snelheidsregeling tijdens de werking de essentiële manier om een hoge nauwkeurigheid in regeling en prestatie-optimalisatie te bereiken. De basisprincipes van permanente magneet synchrone motor snelheidsregeling worden hieronder beschreven.
Synchronisatie van magnetische velden:
Het rotormagnetische veld van een PMSM beweegt synchroon met het roterende magnetische veld dat door de stator wordt gecreëerd, en een dergelijke synchrone beweging wordt bereikt door de regeling van de stroom in de statorwikkeling. Wanneer de statorwikkeling wordt geëxciteerd, interageert het ontwikkelde magnetische veld met het magnetische veld van de permanente magneet, en volgt de rotor het roterende magnetische veld in synchrone beweging. Het reguleert de snelheid van het roterende magnetische veld door de grootte en richting van de stroom in de statorwikkeling te reguleren en bereikt zo de snelheidsregeling van een permanente magneet synchrone motor.
Gesloten regelsysteem:
De algemene aanpak van de PMSM is gebaseerd op het principe van closed-loop control om een nauwkeurigere en stabielere snelheidsregeling te garanderen. Het closed-loop control systeem meet de motorsnelheid en vergelijkt deze met de ingestelde doelsnelheid, waarbij het foutsignaal wordt teruggekoppeld naar de controller. Verder past deze controller de statorwikkelstroom aan op basis van het foutsignaal, zodat de motorsnelheid geleidelijk de ingestelde waarde nadert en binnen het ingestelde bereik ligt.
Algemene methoden voor synchrone motorsnelheidsregeling met permanente magneet
Traditionele PID-regeling:
Traditionele PID is een van de eenvoudigste en meest voorkomende methoden voor permanente magneet synchrone motorsnelheidsregeling. Deze regelmethode berekent een hoeveelheid regeling door de fout tussen de ingestelde snelheid en de werkelijke snelheid te vergelijken, en transformeert deze hoeveelheid regeling vervolgens in de aanpassingshoeveelheid van de statorwikkelingsstroom. Een PID-regelaar past de stroom van de statorwikkeling aan op basis van de grootte van de fout en de veranderingssnelheid met als doel een geleidelijke benadering van de ingestelde waarde van de motorsnelheid. PID-regeling is eenvoudig en gemakkelijk te bereiken, maar er kunnen enkele beperkingen optreden in snelle respons en anti-interferentievermogen. Deze methode is geschikt voor toepassingen die geen hoge regelprecisie vereisen, zoals pompen en andere toepassingen met lichte belastingen.
Vectorcontrole:
Vectorbesturing is een soort permanente magneet synchrone motor snelheidsregelingsmethode gebaseerd op de huidige vector. Het realiseert de regeling van de motorsnelheid door de statorwikkelstroom te ontbinden in twee componenten op orthogonale assen - magnetische en roterende assen - en de grootte en fase van deze twee componenten respectievelijk te regelen. Vectorbesturing bezit dus een goede dynamische respons en hoge nauwkeurigheid van regeling, en is dus in staat om snelle en nauwkeurige snelheidsregeling te realiseren. Het is toepasbaar in gevallen waar een hoge nauwkeurigheidsregeling nodig is bij een zware belasting.
Directe koppelregeling (DTC):
Het is een soort methode voor permanente magneet synchrone motor snelheidsregeling, die is gebaseerd op magnetische ketting en koppel. Het meet direct de magnetische ketting en het koppel van de motor en berekent de juiste stator wikkelstroom volgens het ingestelde doelkoppel en de snelheid. Hiermee kunnen de veranderingen in magnetische ketting en motorkoppel in een oogwenk worden gevolgd, en de stroom naar stator wikkelingen wordt zo nauwkeurig aangepast. Door het realiseren van nauwkeurige controle over motorsnelheid, worden voordelen verkregen via DTC, waaronder goede dynamische prestaties, snelle respons en sterke weerstand tegen belastingsverstoring, maar de basisstructuur is relatief gecompliceerd vanwege de hoge vraag naar besturingsberekening. DTC heeft de voordelen van snelle respons, hoge dynamische prestaties en anti-belastingsverstoring, maar het is relatief complex en vereist hoge rekenbronnen van de controller. Daarom is het geschikt voor toepassingen die een hoge regelnauwkeurigheid en dynamische prestaties vereisen, zoals machinegereedschappen en andere toepassingen waar grote variaties in belasting bestaan.
Modelvoorspellende controle (MPC):
Model predictive control is de snelheidsregelmethode gebaseerd op een wiskundig model voor de permanente magneet synchrone motor. Het voorspelt de status en het gedrag van de motor voor een toekomstige periode met behulp van wiskundige modellering van het systeem met een motor en bepaalt een superieure regelstrategie door de beste optimalisatieberekeningen te maken tegen reeds ingestelde regeldoelstellingen. Meerdere factoren kunnen in overweging worden genomen door een MPC-controller, zoals de dynamische kenmerken van de motor, beperkingen en regeldoelstellingen in het oog, om een hoge prestatie snelheidsregeling te realiseren. Toepassingsgebieden met hoge eisen aan regelprecisie en dynamische prestaties zijn geschikt voor toepassing. MPC is geschikt voor toepassingen met een hoge regelnauwkeurigheid en dynamische prestaties.
Conclusie
Snelheidsregeltechnologieën voor permanente magneet synchrone motoren zijn een belangrijk onderzoeksgebied, met veel praktisch nut. Verschillende methoden om hun snelheid te regelen, laten betere en verbeterde prestaties zien in verschillende soorten industrieën vanwege de aanwezigheid van nauwkeurigheid in motorsysteembewerkingen. Verdere onderzoeksinput zal zeker continue innovatie mogelijk maken voor verdere doorbraken die de snelheid van de permanente magneet synchrone motoren zouden verbeteren. Dit biedt een weg naar effectieve, economische en groenere toepassingen voor industrieën.
