VF Control VFD의 공급 업체로서 저는 가변 주파수 드라이브의 성능 및 효율성에서 중요한 역할 토크 제어가 직접 목격했습니다. 이 블로그에서는 VF 제어 VFD의 다양한 토크 제어 방법을 살펴보고 원칙, 장점 및 응용 프로그램을 탐구합니다.
VFD의 토크 이해
토크는 객체가 축 주위로 회전하게하는 회전력입니다. VFD의 맥락에서, 다른 하중 조건 하에서 모터의 원하는 속도와 성능을 유지하기 위해서는 토크 제어가 필수적이다. VF 제어 VFD (가변 주파수 구동)는 속도와 토크를 제어하기 위해 모터에 공급 된 주파수 및 전압을 조정합니다.
직접 토크 컨트롤 (DTC)
가장 고급 토크 제어 방법 중 하나는 DTC (Direct Torque Control)입니다. DTC는 모터의 토크와 플럭스를 직접적이고 빠르게 제어합니다. 다른 방법에서와 같이 복잡한 좌표 변환을 사용하는 대신, DTC는 기준과 실제 토크 및 플럭스 값의 차이에 따라 최적의 전압 벡터를 직접 선택합니다.
DTC의 원칙은 원하는 토크와 플럭스 사이의 오차를 최소화하는 것입니다. 히스테리시스 컨트롤러를 사용함으로써 DTC는 전압 벡터를 빠르게 조정하여 지정된 대역 내에서 토크와 플럭스를 유지할 수 있습니다. 이로 인해 매우 빠른 동적 응답이 발생하여 로봇 공학 및 고속 가공과 같이 토크의 빠른 변화가 필요한 응용 분야에서 특히 유용합니다.
DTC의 장점은 다음과 같습니다.
- 빠른 동적 응답: 밀리 초의 순서대로 토크 응답 시간을 달성 할 수있어 모터의 빠른 가속 및 감속이 가능합니다.
- 높은 토크 정확도: 다양한 하중 조건에서도 토크의 정확한 제어를 유지할 수 있습니다.
- 단순화 된 제어 구조: 복잡한 좌표 변환에 의존하지 않기 때문에 제어 알고리즘은 비교적 간단하여 컨트롤러의 계산 부담을 줄입니다.
그러나 DTC도 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 상대적으로 높은 수준의 토크 리플을 생성 할 수있어 모터와 연결된 장비에서 기계적 진동을 일으킬 수 있습니다. 또한, DTC에서 인버터의 스위칭 주파수는 일정하지 않으므로 전자기 간섭 (EMI) 문제로 이어질 수 있습니다.
벡터 제어
FOC (Field -Oriented Control)라고도하는 벡터 제어는 VF 제어 VFD에 널리 사용되는 또 다른 토크 제어 방법입니다. 벡터 제어의 기본 아이디어는 모터의 3 단계 고정기 전류를 두 개의 직교 구성 요소로 변환하는 것입니다. 토크 - 생성 구성 요소 (Q- 축 전류) 및 플럭스 - 생성 구성 요소 (d- 축 전류).
벡터 제어에서, 고정자 전류는 먼저 측정 한 다음 고정 3 단계 참조 프레임에서 로터 플럭스와 정렬 된 회전 2 상 기준 프레임으로 변환된다. Q- 축 및 D- 축 전류를 독립적으로 제어함으로써 모터의 토크와 플럭스를 별도로 제어 할 수 있습니다.
벡터 제어의 두 가지 주요 유형이 있습니다 : 직접 벡터 제어 및 간접 벡터 제어. 직접 벡터 제어에서 로터 플럭스 위치는 홀 센서 또는 인코더와 같은 센서를 사용하여 직접 측정됩니다. 반면에 간접 벡터 제어는 모터의 전기 매개 변수 및 측정 된 고정자 전류를 기반으로 로터 플럭스 위치를 추정합니다.
벡터 제어의 장점은 다음과 같습니다.
- 높은 토크 제어 정확도: 토크를 매우 정확하게 제어 할 수있어 엘리베이터 및 섬유 기계와 같은 높은 정밀 속도 및 토크 조절이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
- 낮은 토크 리플: DTC와 비교하여 벡터 제어는 일반적으로 토크 리플을 덜 생성하여 모터의 부드러운 작동을 초래합니다.
- 일정한 스위칭 주파수: 벡터 제어의 인버터는 일정한 스위칭 주파수에서 작동하여 EMI를 줄이는 데 도움이됩니다.
그러나 벡터 제어에는 몇 가지 단점이 있습니다. 고정자 저항, 로터 저항 및 상호 인덕턴스와 같은 모터의 전기 매개 변수에 대한 정확한 지식이 필요합니다. 이 매개 변수의 모든 오류는 제어 시스템의 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 제어 알고리즘은 DTC보다 복잡하여보다 강력한 컨트롤러가 필요합니다.
토크 부스트로 V/F 제어
V/F 제어는 VFD에 가장 간단하고 가장 일반적으로 사용되는 제어 방법입니다. V/F 제어에서, 전압 (v) 대 주파수 (f)의 비율은 모터에서 비교적 일정한 자기 플럭스를 유지하기 위해 일정하게 유지된다. 그러나 저주파에서는 고정자 저항 전압 강하가 유의하여 모터의 토크를 감소시킬 수 있습니다.
이를 보상하기 위해 토크 부스트가 V/F 컨트롤에 추가됩니다. 토크 부스트는 모터의 토크를 유지하기 위해 저주파에서 전압을 증가시킵니다. 이는 주파수에 따라 VFD의 출력 전압에 추가 전압 성분을 추가하여 달성됩니다.
토크 부스트를 사용한 V/F 컨트롤의 장점은 다음과 같습니다.
- 간단한 제어 알고리즘: 구현하기 쉽고 모터 매개 변수에 대한 최소한의 지식이 필요합니다.
- 저렴한 비용: 복잡한 센서 나 제어 알고리즘이 필요하지 않기 때문에 VFD 비용은 상대적으로 낮습니다.
- 일반 - 목적 응용 프로그램에 적합합니다: 팬, 펌프 및 컨베이어와 같이 정확한 토크 제어가 중요하지 않은 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
그러나 토크 부스트를 사용한 V/F 컨트롤은 토크 제어 기능이 제한되어 있습니다. DTC 또는 벡터 제어와 동일한 수준의 토크 정확도와 동적 응답을 제공 할 수 없습니다. 토크 부스트는 고정 된 보상으로 모든 하중 조건에 최적이 아닐 수 있습니다.
다양한 토크 제어 방법의 응용
- 직접 토크 제어: DTC는 전기 자동차, 고속 열차 및 산업용 로봇과 같은 빠른 동적 응답 및 높은 토크 성능이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 예를 들어, 전기 자동차에서 DTC는 모터의 토크를 빠르게 조정하여 부드러운 가속 및 감속을 제공하여 차량의 운전 경험을 향상시킬 수 있습니다.
- 벡터 제어: 벡터 제어는 일반적으로 공작 기계, 엘리베이터 및 섬유 기계와 같은 높은 정밀 속도 및 토크 제어를 요구하는 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 공작 기계에서 벡터 제어는 모터의 토크를 정확하게 제어하여 정확한 절단력을 보장하여 고품질 가공을 초래할 수 있습니다.
- 토크 부스트로 V/F 제어: 토크 부스트를 사용한 V/F 컨트롤은 일반적으로 널리 사용됩니다 - 비용 - 효과 - 팬, 펌프 및 송풍기와 같은 주요 관심사 인 목적 응용 프로그램. 팬 애플리케이션에서는 비교적 일정한 속도를 유지하고 팬 블레이드를 구동하기에 충분한 토크를 제공 할 수 있습니다.
결론
결론적으로, VF 제어 VFD에 대한 토크 제어 방법의 선택은 응용 프로그램의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다. 직접 토크 컨트롤은 빠른 동적 응답을 제공하지만 토크 리플 및 EMI에 문제가있을 수 있습니다. 벡터 제어는 높은 정밀 토크 컨트롤을 제공하지만 정확한 모터 매개 변수와보다 복잡한 제어 알고리즘이 필요합니다. 토크 부스트를 통한 V/F 컨트롤은 간단하고 비용이 효과적이지만 토크 제어 기능은 제한적입니다.
VF Control VFD의 공급 업체로서 응용 프로그램 요구에 따라 가장 적합한 VFD 솔루션을 제공 할 수 있습니다. 필요한지 여부VFD 가변 주파수 드라이브일반 - 목적 응용 프로그램 또는 높은 성능단상 VFD 드라이브특수 작업의 경우 또는 a정상 의무 및 헤비 듀티 VFD다양한 하중 조건을 처리하기 위해 귀하의 요구 사항을 충족 할 수있는 전문 지식과 제품이 있습니다.
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참조
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- Novotny, DW, & Lipo, TA (2006). AC 드라이브의 벡터 제어 및 역학. 옥스포드 대학 출판부.
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