VFD (가변 주파수 드라이브) 공급 업체로서, 나는 종종 제품의 다양한 기능과 구성 요소에 대한 질문을받습니다. VFD의 성능에 중요한 역할을하는 가장 중요한 측면 중 하나는 PID (비례 - 적분 - 미분) 제어입니다. 이 블로그 게시물에서는 VFD에서 PID Control의 기능을 탐구하고 왜 그렇게 중요한지 설명하겠습니다.
VFD의 기본 이해
PID 제어의 세부 사항에 뛰어 들기 전에 VFD가 무엇인지 간단히 이해해 봅시다. VFD는 모터에 공급되는 주파수 및 전압을 변경하여 AC 모터의 속도를 제어하는 전자 장치입니다. 에너지 절약, 개선 된 공정 제어 및 모터 및 연결 장비의 기계적 응력 감소와 같은 몇 가지 이점을 제공합니다.
PID 제어 란 무엇입니까?
PID 제어는 산업 자동화에서 널리 사용되는 제어 알고리즘입니다. 세 가지 기본 제어 모드 (비례, 적분 및 미분)를 사용하여 설정 점 (원하는 값)과 프로세스 변수 (실제 값) 사이의 오차 값을 계산합니다. 그런 다음 컨트롤러가 출력을 조정 하여이 오류를 최소화합니다.
비례 제어
PID 제어의 비례 항은 설정 점과 프로세스 변수 사이의 오차를 계산하고 비례 게인 (KP)을 곱합니다. 비례 컨트롤러의 출력은 오류에 직접 비례합니다. KP 값이 높을수록 주어진 오류에 대해 더 큰 보정이 발생하지만 너무 높게 설정하면 오버 슈트와 불안정성을 초래할 수도 있습니다.
적분 제어
적분 용어는 시간이 지남에 따라 오류를 축적합니다. 그것은 과거의 모든 오류를 요약하고 합에 적분 게인 (ki)을 곱합니다. 적분 조치는 비례 컨트롤러가 수정할 수없는 상태 오류를 제거하는 데 도움이됩니다. 그러나 적분 게인이 너무 높아지면 시스템이 불안정 해지고 진동 할 수 있습니다.
파생 제어
파생어 항은 오차의 변화율을 계산합니다. 시간에 대한 오차의 미분에 시간에 대한 파생물에 미분 게인 (KD)을 곱합니다. 파생 조치는 미래의 오류를 예측하는 데 도움이되고 미리 수정 조치를 제공합니다. 오버 슈트를 줄이고 시스템의 안정성, 특히 관성이 높은 시스템에서 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
VFD에서 PID 제어의 기능
속도 제어
VFD에서 PID 제어의 주요 기능 중 하나는 속도 제어입니다. 많은 산업 응용 분야에서 일정한 운동 속도를 유지하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 컨베이어 시스템에서 일정한 속도는 재료의 부드러운 흐름을 보장합니다. PID 제어 기능이있는 VFD는 운동 속도 (프로세스 변수)를 지속적으로 모니터링하고 원하는 속도 (Setpoint)와 비교할 수 있습니다. 둘 사이에 차이가있는 경우 PID 컨트롤러는 모터에 공급 된 주파수와 전압을 조정하여 속도를 설정 점으로 다시 가져옵니다.
설정 점 속도가 1000 rpm 인 컨베이어 시스템이 있다고 가정합니다. 하중의 변화로 인해 실제 속도는 950 rpm으로 떨어질 수 있습니다. VFD의 PID 컨트롤러는이 오류를 감지하고 모터에 공급 된 주파수 및 전압을 증가시켜 속도를 1000 rpm으로 다시 증가시킵니다.
압력 제어
펌프 및 압축기와 같은 응용 분야에서 압력 제어가 필수적입니다. PID 제어 기능이있는 VFD는 시스템에서 일정한 압력을 유지하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 물 공급 시스템에서 PID 컨트롤러는 수압 (공정 변수)을 모니터링하고 그에 따라 펌프 모터의 속도를 조정할 수 있습니다. 압력이 설정 점 아래로 떨어지면 컨트롤러는 압력을 높이기 위해 모터 속도를 증가시키고 압력이 너무 높으면 모터 속도가 줄어 듭니다.
물 공급 시스템의 세트 포인트 압력이 50psi라고 가정 해 봅시다. 실제 압력이 45psi로 떨어지면 VFD의 PID 컨트롤러는 펌프 모터 속도를 증가시켜 압력을 50psi로 증가시킵니다.
온도 제어
일부 산업 공정에서는 온도 제어가 중요합니다. VFD는 일정한 온도를 유지하기 위해 가열 또는 냉각 시스템과 함께 사용될 수 있습니다. PID 컨트롤러는 온도 (프로세스 변수)를 모니터링하고 팬 또는 압축기 모터의 속도를 조정하여 온도를 설정 점에서 유지합니다.
예를 들어, 식품 가공 공장에서 저장실의 설정 점 온도는 5 ° C입니다. 실제 온도가 7 ° C로 상승하면 VFD의 PID 컨트롤러는 냉각 압축기의 속도를 증가시켜 온도를 5 ° C로 낮추게됩니다.
VFD에서 PID 제어를 사용하는 장점
프로세스 제어 개선
PID 제어는 프로세스 변수의 정확하고 정확한 제어를 허용합니다. 부하 또는 기타 교란의 변화에 신속하게 대응하고 원하는 설정 점을 유지할 수 있습니다. 이로 인해 산업 공정에서 제품 품질과 일관성이 향상됩니다.
에너지 절약
프로세스의 실제 요구 사항에 따라 운동 속도를 조정함으로써 PID 제어 기능이있는 VFD는 상당한 양의 에너지를 절약 할 수 있습니다. 예를 들어, 펌프 시스템에서, 항상 펌프를 최고 속도로 실행하는 대신 PID 컨트롤러는 물에 대한 수요가 낮을 때 속도를 줄여 에너지 절약을 초래할 수 있습니다.
마모 감소
PID 컨트롤러는 안정적인 작동 조건을 유지할 수 있으므로 모터 및 연결된 장비의 기계적 응력을 줄입니다. 이로 인해 마모가 줄어들고 장비 수명이 길고 유지 보수 비용이 줄어 듭니다.
PID 제어 기능이있는 VFD 제품
우리 회사에서는 고급 PID 제어 기능을 갖춘 광범위한 VFD를 제공합니다. 우리의주파수 드라이브 컨트롤러다양한 응용 분야에서 정확한 제어를 제공하도록 설계되었습니다. PID 매개 변수를 쉽게 조정할 수있는 사용자 친화적 인 설정이 있습니다.
우리도 가지고 있습니다VFD 단일 위상에서 3 상단일 위상 전원 공급 장치를 사용할 수 있지만 3 단계 모터가 필요한 응용 분야에 적합한 제품. 이 VFD에는 PID 제어 기능이있어 안정적이고 효율적인 작동을 보장합니다.
더 큰 응용 프로그램의 경우18.5kW VFD훌륭한 선택입니다. 높은 전력 모터를 처리 할 수 있으며 속도, 압력 또는 온도 조절에 대한 우수한 PID 제어 기능을 제공합니다.
결론
PID 제어는 프로세스 제어, 에너지 절약 및 장비 수명 측면에서 수많은 이점을 제공하는 VFD의 중요한 기능입니다. 모터의 속도를 제어하거나 일정한 압력을 유지하거나 온도를 조절 해야하는 경우 PID 제어 기능이있는 VFD는 솔루션을 제공 할 수 있습니다.
PID 제어 기능이있는 VFD 제품에 관심이 있거나 응용 프로그램에서 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 질문이 있으시면 귀하의 의견을 듣고 싶습니다. 귀하의 특정 요구 사항에 대한 토론을 시작하고 당사의 제품이 귀하의 요구를 충족시키는 방법을 살펴 보려면 저희에게 연락하십시오.
참조
- 오가타, 카츠히코. "현대 제어 엔지니어링." Prentice Hall, 2010.
- Dorf, Richard C. 및 Robert H. Bishop. "현대 제어 시스템." 피어슨, 2017.