ทำความเข้าใจวิธีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ได้รับการยอมรับอย่างสูงในด้านประสิทธิภาพสูง เสียงรบกวนต่ำ และความน่าเชื่อถือ การควบคุมความเร็วถือเป็นส่วนสำคัญในการดึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดออกมาจากมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร เช่นเดียวกับที่เราแต่ละคนมีจังหวะหรือความเร็ว มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะเปลี่ยนความเร็วด้วย ใบสมัคร เงื่อนไขให้ตอบโจทย์ความต้องการและบรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

พื้นฐานของการควบคุมความเร็วมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร

มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ชนิดหนึ่งที่มีโรเตอร์ทำจากแม่เหล็กถาวรซึ่งทำปฏิกิริยากับขดลวดบนสเตเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ในมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ในระหว่างการทำงาน การควบคุมความเร็วถือเป็นวิธีสำคัญในการบรรลุความแม่นยำสูงในการควบคุมและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน หลักการพื้นฐานของการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรมีดังต่อไปนี้

การซิงโครไนซ์สนามแม่เหล็ก:

สนามแม่เหล็กโรเตอร์ของ PMSM เคลื่อนที่แบบซิงโครไนซ์กับสนามแม่เหล็กหมุนที่สร้างขึ้นโดยสเตเตอร์ และการเคลื่อนที่แบบซิงโครนัสดังกล่าวเกิดขึ้นได้จากการควบคุมกระแสไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์ เมื่อขดลวดสเตเตอร์ถูกกระตุ้น สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร และโรเตอร์จะเคลื่อนที่ตามสนามแม่เหล็กหมุนแบบซิงโครนัส สนามแม่เหล็กจะควบคุมความเร็วของสนามแม่เหล็กหมุนโดยควบคุมขนาดและทิศทางของกระแสไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์ และด้วยเหตุนี้ จึงสามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรได้

ระบบควบคุมวงปิด:

แนวทางทั่วไปของ PMSM อิงตามหลักการของการควบคุมแบบวงปิดเพื่อให้การควบคุมความเร็วมีความแม่นยำและเสถียรยิ่งขึ้น ระบบควบคุมแบบวงปิดจะวัดความเร็วของมอเตอร์และเปรียบเทียบกับความเร็วเป้าหมายที่ตั้งไว้ โดยส่งสัญญาณข้อผิดพลาดกลับไปยังตัวควบคุม นอกจากนี้ ตัวควบคุมยังปรับกระแสของขดลวดสเตเตอร์ตามสัญญาณข้อผิดพลาดเพื่อให้ความเร็วของมอเตอร์ค่อยๆ เข้าใกล้ค่าที่ตั้งไว้และอยู่ในช่วงที่ตั้งไว้

วิธีการควบคุมความเร็วมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรทั่วไป

การควบคุม PID แบบดั้งเดิม:

PID แบบดั้งเดิมเป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดแต่เป็นที่นิยมมากที่สุดสำหรับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร วิธีการควบคุมนี้คำนวณปริมาณการควบคุมโดยการเปรียบเทียบข้อผิดพลาดระหว่างความเร็วที่ตั้งไว้กับความเร็วจริง จากนั้นแปลงปริมาณการควบคุมนี้เป็นปริมาณการปรับกระแสของขดลวดสเตเตอร์ ตัวควบคุม PID จะปรับกระแสของขดลวดสเตเตอร์ตามขนาดของข้อผิดพลาดและอัตราการเปลี่ยนแปลงโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อประมาณค่าที่ตั้งไว้ของความเร็วมอเตอร์อย่างค่อยเป็นค่อยไป การควบคุม PID นั้นง่ายและทำได้ง่าย แต่ข้อจำกัดบางประการอาจปรากฏขึ้นในด้านการตอบสนองที่รวดเร็วและความสามารถในการป้องกันการรบกวน วิธีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมสูง เช่น ปั๊มและการใช้งานอื่นๆ ที่มีโหลดเบา

การควบคุมเวกเตอร์:

การควบคุมเวกเตอร์เป็นวิธีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรชนิดหนึ่งโดยอาศัยเวกเตอร์กระแส การควบคุมเวกเตอร์นี้ทำได้โดยแยกกระแสของขดลวดสเตเตอร์ออกเป็นสองส่วนบนแกนตั้งฉาก ได้แก่ แกนแม่เหล็กและแกนหมุน และควบคุมขนาดและเฟสของสองส่วนนี้ตามลำดับ ดังนั้น การควบคุมเวกเตอร์จึงมีการตอบสนองแบบไดนามิกที่ดีและมีความแม่นยำในการควบคุมสูง จึงสามารถควบคุมความเร็วได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ วิธีนี้ใช้ได้ในกรณีที่จำเป็นต้องมีการควบคุมที่มีความแม่นยำสูงภายใต้ภาระงานหนัก

ระบบควบคุมแรงบิดโดยตรง (DTC):

เป็นวิธีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรชนิดหนึ่ง ซึ่งใช้โซ่แม่เหล็กและแรงบิดเป็นหลัก โดยจะวัดโซ่แม่เหล็กและแรงบิดของมอเตอร์โดยตรง และคำนวณกระแสขดลวดสเตเตอร์ที่เหมาะสมตามแรงบิดและความเร็วเป้าหมายที่ตั้งไว้ ด้วยวิธีนี้ การเปลี่ยนแปลงของโซ่แม่เหล็กและแรงบิดของมอเตอร์สามารถติดตามได้ในทันที และกระแสไปยังขดลวดสเตเตอร์จึงถูกปรับอย่างแม่นยำ ด้วยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์อย่างแม่นยำ จึงได้รับประโยชน์จาก DTC รวมถึงประสิทธิภาพแบบไดนามิกที่ดี การตอบสนองที่รวดเร็ว และความต้านทานต่อการรบกวนโหลดที่แข็งแกร่ง แต่โครงสร้างพื้นฐานค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากต้องใช้การควบคุมการคำนวณสูง DTC มีข้อดีคือตอบสนองอย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพแบบไดนามิกสูง และป้องกันการรบกวนโหลด แต่ค่อนข้างซับซ้อนและต้องใช้ทรัพยากรการคำนวณของตัวควบคุมสูง จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมสูงและประสิทธิภาพแบบไดนามิก เช่น เครื่องมือกล และการใช้งานอื่นๆ ที่มีโหลดที่หลากหลาย

การควบคุมการคาดการณ์แบบจำลอง (MPC):

การควบคุมเชิงทำนายแบบจำลองเป็นวิธีการควบคุมความเร็วโดยอิงตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร วิธีนี้ทำนายสถานะและพฤติกรรมของมอเตอร์ในอนาคตโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบที่มีมอเตอร์ และกำหนดกลยุทธ์การควบคุมที่เหนือกว่าโดยการคำนวณการเพิ่มประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเทียบกับวัตถุประสงค์การควบคุมที่กำหนดไว้แล้ว ตัวควบคุม MPC สามารถพิจารณาปัจจัยต่างๆ มากมาย เช่น ลักษณะไดนามิกของมอเตอร์ ข้อจำกัด และวัตถุประสงค์การควบคุม เพื่อให้สามารถควบคุมความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง พื้นที่การใช้งานที่มีความต้องการสูงสำหรับความแม่นยำในการควบคุมและประสิทธิภาพไดนามิกนั้นเหมาะสำหรับการใช้งาน MPC เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำในการควบคุมสูงและประสิทธิภาพไดนามิก

สรุป

เทคโนโลยีการควบคุมความเร็วสำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นสาขาการวิจัยที่สำคัญซึ่งมีการใช้งานจริงได้อย่างยอดเยี่ยม วิธีการต่างๆ ในการควบคุมความเร็วแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและดีขึ้นในอุตสาหกรรมประเภทต่างๆ เนื่องมาจากการทำงานของระบบมอเตอร์ที่มีความแม่นยำ ข้อมูลการวิจัยเพิ่มเติมจะช่วยให้เกิดนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องสำหรับความก้าวหน้าเพิ่มเติมที่จะปรับปรุงความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร ซึ่งจะนำไปสู่การใช้งานที่มีประสิทธิภาพ ประหยัด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ