ท่ามกลางวิกฤตพลังงานที่เพิ่มขึ้นและความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม การวิจัยด้านระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมกำลังได้รับแรงผลักดัน ซึ่งรวมถึง มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูง ระดับเสียงที่ลดลง และลักษณะการใช้พลังงานที่ต่ำ ซึ่งทำให้สามารถนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในหลายภาคส่วน
อย่างไรก็ตามการที่จะตระหนักถึงศักยภาพทั้งหมดของ พีเอ็มเอสเอ็มจำเป็นต้องมีวิธีการควบคุมที่ซับซ้อน ในบรรดาวิธีการต่างๆ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์ถือเป็นเทคโนโลยีที่มีสถานะสูงเนื่องจากความสามารถในการควบคุม PMSM ได้อย่างแม่นยำ
ความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการควบคุมเวกเตอร์ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจอย่างถ่องแท้เท่านั้น พีเอ็มเอสเอ็ม คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพการทำงาน แต่ยังสนับสนุนทฤษฎีที่สำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ ในเวลาเดียวกัน ยังทำหน้าที่เป็นเครื่องมืออันทรงคุณค่าที่ช่วยพัฒนาความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการควบคุมมอเตอร์อีกด้วย
การควบคุมเวกเตอร์เป็นเทคนิคการควบคุมมอเตอร์สมัยใหม่ ซึ่งสามารถควบคุมมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำสูงด้วยการแปลงพิกัดและการควบคุมการแยกกระแสและแรงดันไฟฟ้า เป้าหมายหลักของเทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์คือการทำให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกสูงและความแม่นยำแบบสถิตสูง ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงประสิทธิภาพและแรงบิดของมอเตอร์
การควบคุมเวกเตอร์นั้นอาศัยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์ ซึ่งแปลงตัวแปรสามเฟสของมอเตอร์ให้เป็นตัวแปรกำลังสองผ่านการแปลงพิกัดเพื่อควบคุมการแยกกระแสและแรงบิด การแปลงพิกัดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การแปลงคลาร์กและการแปลงพาร์ค:
-คลาร์กแปลงร่าง: แปลงตัวแปรสามเฟสเป็นตัวแปรมุมฉากเพื่อการควบคุมเวกเตอร์ในระบบพิกัดคงที่
-ปาร์คแปลงร่าง: แปลงตัวแปรมุมฉากเป็นเวกเตอร์ในระบบพิกัดหมุน ใช้ในการควบคุมเวกเตอร์เกี่ยวกับระบบพิกัดหมุน
โดยหลักๆ แล้วประกอบไปด้วยขั้นตอนต่อไปนี้ในการดำเนินการควบคุมเวกเตอร์:
เซ็นเซอร์จะตรวจจับตำแหน่งและความเร็วของมอเตอร์ รวมไปถึงค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้า
คำนวณส่วนประกอบกระแสไฟฟ้าที่ตั้งฉากของมอเตอร์โดยอิงจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของมอเตอร์และการแปลงพิกัด ควบคุมส่วนประกอบ AC ตามเป้าหมายการควบคุมโดยใช้ตัวควบคุมกระแสไฟฟ้าเพื่อควบคุมมอเตอร์อย่างแม่นยำ ใช้เทคโนโลยี PWM เพื่อแปลงค่าเอาต์พุตกระแสไฟฟ้าโดยตัวควบคุมเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าจริงและนำไปใช้กับมอเตอร์
ทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นอย่างต่อเนื่องเพื่อควบคุมมอเตอร์แบบเรียลไทม์
การควบคุมแบบเวกเตอร์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิกและความแม่นยำแบบสถิตของมอเตอร์ และควบคุมมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันก็เพิ่มประสิทธิภาพและแรงบิดของมอเตอร์ให้เหมาะสมที่สุด และลดความซับซ้อนในการออกแบบระบบควบคุมมอเตอร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของมอเตอร์และลดต้นทุนการควบคุม การควบคุมแบบเวกเตอร์ช่วยให้มีกรอบงานและแนวทางร่วมกันในการควบคุมมอเตอร์ จึงสะดวกสำหรับการควบคุมมอเตอร์ประเภทต่างๆ
กลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์เป็นหัวใจสำคัญของการควบคุมมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร และทำให้เกิดการควบคุมแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์อย่างแม่นยำด้วยการควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์อย่างแม่นยำ
วัตถุประสงค์หลักของการควบคุมเวกเตอร์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการควบคุมแบบเน้นสนาม (FOC) คือการควบคุม PMSM ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการควบคุมแรงบิดและความเร็วอย่างแม่นยำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมและประสิทธิผลของมอเตอร์ด้วย การควบคุมเวกเตอร์ทำได้โดยแยกกระแสสเตเตอร์ออกเป็นสองส่วนที่ตั้งฉากกัน ส่วนหนึ่งรับผิดชอบการควบคุมฟลักซ์แม่เหล็กและอีกส่วนรับผิดชอบการควบคุมแรงบิด วิธีนี้ทำให้สามารถควบคุมแรงบิดและฟลักซ์ได้อย่างอิสระ เช่นเดียวกับมอเตอร์ DC
มันเกี่ยวข้องกับการบรรลุวัตถุประสงค์ที่เฉพาะเจาะจงด้วยการควบคุมเวกเตอร์ในรูปแบบต่อไปนี้:
การควบคุมเวกเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามอเตอร์จะใช้แรงบิดตามที่ต้องการภายใต้เงื่อนไขโหลดที่แตกต่างกัน โดยควบคุมส่วนประกอบกระแสไฟฟ้าที่สร้างแรงบิดอย่างแม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญในการใช้งานที่ต้องการแรงบิดที่แม่นยำ เช่น หุ่นยนต์และยานยนต์ไฟฟ้า
การควบคุมด้วยเวกเตอร์ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วของ PMSM ได้อย่างแม่นยำด้วยการป้อนข้อมูลอ้างอิงความเร็วและรักษาค่านี้ไว้แม้ว่าเงื่อนไขจะเปลี่ยนแปลง เช่น ภายใต้การเปลี่ยนแปลงของโหลด มอเตอร์จะทำงานที่ความเร็วที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น สายพานลำเลียงและเครื่อง CNC ต้องใช้ความเร็วคงที่
ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของการควบคุมเวกเตอร์คือความเป็นไปได้ในการตอบสนองแบบไดนามิกที่รวดเร็ว ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์สามารถตอบสนองการเปลี่ยนแปลงของโหลดหรือคำสั่งความเร็วได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยปรับปรุงการตอบสนองโดยรวมของระบบ ความเป็นไปได้ดังกล่าวมีประโยชน์อย่างมากในแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูง เช่น ไดรฟ์เซอร์โวและระบบขับเคลื่อน
การควบคุมเวกเตอร์มีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาการทำงานของมอเตอร์ให้ราบรื่นโดยมีแรงบิดและการสั่นทางกลน้อยที่สุด โดยจะปรับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ให้ตรงกันอย่างแม่นยำ จึงช่วยลดความเครียดทางกลของมอเตอร์และยืดอายุการใช้งานได้ การทำงานที่ราบรื่นถือเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการใช้งาน เช่น ลิฟต์และอุปกรณ์การผลิตที่มีความแม่นยำ
การควบคุมเวกเตอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของ PMSM โดยการปรับปรุงส่วนประกอบที่มีอยู่และรักษาระดับฟลักซ์ให้เหมาะสม การใช้พลังงานจะลดลงและต้นทุนการดำเนินงานก็ลดลง จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพด้านพลังงาน
กลยุทธ์ที่มีอยู่ในการควบคุมเวกเตอร์: การควบคุมส่วนประกอบไฟฟ้ากระแสตรงของมอเตอร์ทำให้สามารถควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ กลยุทธ์ที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถนำไปใช้ได้กับสถานการณ์ที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วและการควบคุมที่แม่นยำ
กลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า: กลยุทธ์นี้สามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำโดยการควบคุมส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าโดยตรงของมอเตอร์ เหมาะสำหรับสภาพการทำงานที่ต้องการให้มอเตอร์ทำงานราบรื่น
กลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก: ด้วยการควบคุมส่วนประกอบกระแสตรงและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ในเวลาเดียวกัน มอเตอร์จึงสามารถควบคุมแรงบิดและความเร็วได้อย่างแม่นยำ เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องพิจารณาทั้งแรงบิดและการควบคุมความเร็ว
การเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติมที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการควบคุมเวกเตอร์มีดังต่อไปนี้:
ปรับพารามิเตอร์ตัวควบคุม PI (สัดส่วน-ปริพันธ์) ให้เหมาะสม: เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของตัวควบคุม PI เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแบบไดนามิก และปรับปรุงความแม่นยำแบบคงที่ของการควบคุมกระแสไฟฟ้า
แนะนำตัวกรองความถี่ต่ำผ่าน: เพิ่มตัวกรองแบบโลว์พาสให้กับตัวควบคุมกระแสและแรงดันไฟ การกรองแบบโลว์พาสจะช่วยลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงและปรับปรุงเสถียรภาพของการควบคุม
ใช้อัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูง: การแนะนำอัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูง เช่น การควบคุมแบบคลุมเครือ โครงข่ายประสาทเทียม ฯลฯ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการควบคุมเวกเตอร์เพิ่มเติมได้
การประยุกต์ใช้การควบคุมความเร็วของมอเตอร์
สำหรับการประยุกต์ใช้ความเร็วของมอเตอร์ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์สามารถบรรลุความแม่นยำสูงในการบรรลุความเร็วของมอเตอร์บางระดับได้อย่างง่ายดาย โดยเพียงแค่ให้ค่าเบี่ยงเบนระหว่างความเร็วจริงและเป้าหมายของมอเตอร์ วิธีการของเทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์จะปรับค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ รวมถึงเปลี่ยนแรงบิดและความเร็วด้วยเช่นกัน เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการดั้งเดิมอื่นๆ สำหรับการควบคุมความเร็ว เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์มีลักษณะเฉพาะคือความแม่นยำในการควบคุมความเร็วที่สูงขึ้นและความเร็วในการควบคุมที่เร็วขึ้น
การใช้งานควบคุมตำแหน่งมอเตอร์
ในการประยุกต์ใช้การควบคุมตำแหน่งมอเตอร์ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์สามารถบรรลุความแม่นยำสูงในการควบคุมตำแหน่งมอเตอร์ โดยการตั้งค่าความเบี่ยงเบนของตำแหน่งเป้าหมายจากตำแหน่งจริง เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์สามารถปรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ได้ จึงเปลี่ยนแรงบิดและตำแหน่งของมอเตอร์ได้ วิธีการควบคุมตำแหน่งนี้สามารถนำไปใช้กับโอกาสที่ต้องการการวางตำแหน่งและการควบคุมที่แม่นยำ เช่น เครื่องมือกล CNC
การใช้งานควบคุมแรงบิดของมอเตอร์
เทคโนโลยีการควบคุมแบบเวกเตอร์สามารถให้ความแม่นยำสูงในการควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ระหว่างการควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ เทคโนโลยีการควบคุมแบบเวกเตอร์สามารถเปลี่ยนกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายไปยังมอเตอร์ได้โดยการตั้งค่าความเบี่ยงเบนระหว่างแรงบิดที่ตั้งไว้และแรงบิดจริง จึงเปลี่ยนแรงบิดที่มอเตอร์ส่งออกได้ การควบคุมแรงบิดรูปแบบดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมแรงบิดสูง เช่น ในการผลิตพลังงานลม
แอปพลิเคชั่นเพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์
ในการประยุกต์ใช้การเพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์สามารถลดการสูญเสียของมอเตอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์ได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายกระแสและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ นอกจากนี้ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์ยังสามารถตรวจสอบสถานะการทำงานของมอเตอร์แบบเรียลไทม์ ควบคุมพารามิเตอร์การควบคุมของมอเตอร์ และตระหนักถึงการควบคุมแบบปรับตัวและการเพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์
ในเรื่องนี้ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์ได้รับการใช้ในการวินิจฉัยและป้องกันความผิดพลาดของมอเตอร์ เทคโนโลยีสามารถตัดสินสถานะการทำงานและสภาพที่ล้มเหลวของมอเตอร์ได้โดยการตรวจสอบพารามิเตอร์กระแส แรงดันไฟ และแรงบิดแบบเรียลไทม์ เมื่อเกิดความผิดพลาดของมอเตอร์ เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์จะตัดไฟทันทีหรือดำเนินการป้องกันประเภทอื่นเพื่อปกป้องมอเตอร์จากความเสียหาย นอกจากนี้ เทคโนโลยียังสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงที่มีค่าสำหรับการซ่อมแซมและบำรุงรักษามอเตอร์ได้จากการวิเคราะห์และการประมวลผลข้อมูลความผิดพลาด
เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรประสิทธิภาพสูงและความแม่นยำสูง ช่วยให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพการทำงานแบบไดนามิก ความแม่นยำแบบสถิต และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เทคโนโลยีการควบคุมเวกเตอร์ที่ใช้ใน PMSM จะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังและการพัฒนาของทฤษฎีการควบคุม ซึ่งจะนำไปสู่การประยุกต์ใช้ที่กว้างขวางและล้ำลึกยิ่งขึ้น ซึ่งจะเปิดโอกาสให้มีการพัฒนาประสิทธิภาพและขยายขอบเขตการใช้งานมากขึ้น
เอ็นเอ็นเอ็น เป็นบริษัทเทคโนโลยีขั้นสูงที่ทุ่มเทให้กับการวิจัยและพัฒนาของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์เหล่านี้ใช้สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ ความเร็วต่ำ และประสิทธิภาพแรงบิดสูง มอเตอร์เหล่านี้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับเหมืองทองคำ เหมืองถ่านหิน โรงงานผลิตยาง บ่อน้ำมัน และโรงงานบำบัดน้ำ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรของ ENNENG มีข้อดีหลายประการ เช่น ประหยัดพลังงาน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และบำรุงรักษาน้อย ด้วยการออกแบบขั้นสูงและความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงทำให้มอเตอร์เหล่านี้ใช้งานได้ดีในพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับความเร็วต่ำและแรงบิดสูง