By
Синхронные двигатели с постоянными магнитами широко известны своей высокой эффективностью, низким уровнем шума и надежностью. Регулирование скорости является неотъемлемой частью обеспечения наилучшей производительности синхронного двигателя с постоянными магнитами. Подобно тому, как каждый из нас имеет ритм или скорость, синхронные двигатели с постоянными магнитами изменяют свою скорость приложению условия для удовлетворения потребностей и достижения наилучших результатов.
Основы управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами
Синхронный двигатель с постоянными магнитами — это тип двигателя, ротор которого изготовлен из постоянных магнитов, взаимодействующих с обмотками на статоре для создания магнитного поля. В синхронном двигателе с постоянными магнитами во время его работы регулирование скорости является основным способом достижения высокой точности регулирования и оптимизации производительности. Ниже описаны основные принципы регулирования скорости синхронного двигателя с постоянными магнитами.
Синхронизация магнитного поля:
Магнитное поле ротора PMSM движется синхронно с вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, и такое синхронное движение достигается путем управления током в обмотке статора. Когда обмотка статора возбуждается, созданное магнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и ротор следует вращающемуся магнитному полю в синхронном движении. Он регулирует скорость вращающегося магнитного поля, регулируя величину и направление тока в обмотке статора и, таким образом, достигает управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами.
Замкнутая система управления:
Общий подход PMSM основан на принципе управления с обратной связью для обеспечения более точного и стабильного управления скоростью. Система управления с обратной связью измеряет скорость двигателя и сравнивает ее с заданной целевой скоростью, возвращая сигнал ошибки контроллеру. Кроме того, этот контроллер регулирует ток обмотки статора в соответствии с сигналом ошибки таким образом, что скорость двигателя постепенно приближается к заданному значению и находится в пределах заданного диапазона.
Распространенные методы управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами
Традиционное ПИД-регулирование:
Традиционный ПИД является одним из самых простых, но наиболее распространенных методов управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами. Этот метод управления вычисляет величину управления путем сравнения ошибки между заданной скоростью и фактической скоростью, затем преобразует эту величину управления в величину регулировки тока обмотки статора. ПИД-регулятор регулирует ток обмотки статора в соответствии с величиной ошибки и скоростью изменения с целью постепенного приближения к заданному значению скорости двигателя. ПИД-регулирование просто и легко реализуемо, но могут возникнуть некоторые ограничения в быстром реагировании и помехоустойчивости. Этот метод подходит для приложений, не требующих высокой точности управления, таких как насосы и другие приложения с небольшими нагрузками.
Векторный контроль:
Вектор управления — это своего рода метод управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами, основанный на векторе тока. Он реализует управление скоростью двигателя путем разложения тока обмотки статора на две составляющие по ортогональным осям — магнитной и вращающейся — и управления величиной и фазой этих двух составляющих соответственно. Таким образом, векторное управление обладает хорошей динамической реакцией и высокой точностью управления, что позволяет реализовать быстрое и точное управление скоростью. Он применим в случаях, когда требуется высокоточное управление при большой нагрузке.
Прямой контроль крутящего момента (DTC):
Это своего рода метод управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами, который основан на магнитной цепи и крутящем моменте. Он напрямую измеряет магнитную цепь и крутящий момент двигателя и вычисляет соответствующий ток обмотки статора в соответствии с установленным целевым крутящим моментом и скоростью. С его помощью изменения в магнитной цепи и крутящем моменте двигателя можно отслеживать мгновенно, и ток в обмотках статора, таким образом, регулируется с точностью. Реализуя прецизионное управление скоростью двигателя, преимущества достигаются с помощью DTC, включая хорошие динамические характеристики, быстрый отклик и сильную устойчивость к возмущениям нагрузки, но его базовая структура относительно сложна из-за его высокой потребности в управляющих вычислениях. DTC имеет преимущества быстрого отклика, высоких динамических характеристик и антинагрузочных помех, но он относительно сложен и требует больших вычислительных ресурсов контроллера. Таким образом, он подходит для приложений, требующих высокой точности управления и динамических характеристик, таких как станки и другие приложения, где существуют большие колебания нагрузки.
Модель прогнозирующего управления (MPC):
Управление с прогнозированием модели — это метод управления скоростью, основанный на математической модели для синхронного двигателя с постоянными магнитами. Он прогнозирует состояние и поведение двигателя на будущий период с помощью математического моделирования системы с двигателем и определяет превосходную стратегию управления, выполняя наилучшие расчеты оптимизации по уже установленным целям управления. Контроллер MPC может учитывать множество факторов, таких как динамические характеристики двигателя, ограничения и цели управления, чтобы реализовать высокопроизводительное управление скоростью. Для применения подходят области применения с высокими требованиями к точности управления и динамическим характеристикам. MPC подходит для приложений, которые имеют высокую точность управления и динамические характеристики.
Заключение
Технологии управления скоростью для синхронных двигателей с постоянными магнитами являются важной областью исследований с большим практическим применением. Различные методы управления их скоростью показывают лучшую и улучшенную производительность в различных видах промышленности благодаря наличию точности в работе системы двигателя. Дальнейший вклад в исследования, безусловно, позволит непрерывным инновациям для дальнейших прорывов, которые улучшат скорость синхронных двигателей с постоянными магнитами. Это открывает путь к эффективным, экономичным и более экологичным приложениям для промышленности.
