ما هي خوارزميات التحكم المستخدمة في محركات الجهد المتوسط؟

باعتباري مزودًا متمرسًا لمحركات الجهد المتوسط، فقد شهدت بنفسي التأثير التحويلي لهذه التقنيات على التطبيقات الصناعية المختلفة. تعد محركات الجهد المتوسط ​​أمرًا بالغ الأهمية في التحكم في سرعة وعزم دوران المحركات الكهربائية، مما يوفر كفاءة في استخدام الطاقة، وتحكمًا دقيقًا، وعمرًا أطول للمعدات. يوجد في قلب محركات الأقراص هذه خوارزميات تحكم متطورة تحدد أدائها ووظائفها. في هذه التدوينة، سوف أتعمق في خوارزميات التحكم الرئيسية المستخدمة في محركات الجهد المتوسط، مع تسليط الضوء على مبادئها ومزاياها وتطبيقاتها.

خوارزمية التحكم في المتجهات

يعد التحكم الموجه، المعروف أيضًا باسم التحكم الموجه ميدانيًا (FOC)، أحد خوارزميات التحكم الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في محركات الجهد المتوسط. تهدف هذه الخوارزمية إلى تحقيق تحكم مستقل في مكونات عزم دوران المحرك وتدفقه، على غرار الطريقة التي يتم بها التحكم في محرك التيار المستمر. من خلال تحويل تيارات الجزء الثابت ثلاثية الطور إلى نظام إحداثيات ثنائي المحور (محاور dq)، يسمح التحكم في المتجهات بالتحكم الدقيق في المجال المغناطيسي للمحرك وإنتاج عزم الدوران.

يتضمن المبدأ الأساسي للتحكم في ناقلات الأمراض خطوتين رئيسيتين: تحويل التنسيق وتنفيذ حلقة التحكم. أولاً، يتم تحويل تيارات الجزء الثابت ثلاثية الطور إلى محاور dq باستخدام تحويل رياضي يسمى تحويل بارك. يفصل هذا التحويل تيارات الجزء الثابت إلى مكونين: تيار المحور المباشر (Id) وتيار المحور التربيعي (Iq). تيار المحور المباشر هو المسؤول عن التحكم في التدفق المغناطيسي للمحرك، بينما يستخدم تيار المحور التربيعي للتحكم في عزم دوران المحرك.

بمجرد تحويل تيارات الجزء الثابت إلى محاور dq، يتم تنفيذ حلقات التحكم لتنظيم تيارات Id وIq. تقوم حلقة التحكم في التدفق بضبط تيار Id للحفاظ على تدفق مغناطيسي ثابت في المحرك، بينما تقوم حلقة التحكم في عزم الدوران بضبط تيار Iq لتحقيق خرج عزم الدوران المطلوب. تستخدم حلقات التحكم هذه عادةً وحدات تحكم تناسبية تكاملية (PI) لضمان التحكم الدقيق والمستقر.

إحدى المزايا الرئيسية للتحكم في ناقل الحركة هي قدرته على توفير أداء ديناميكي عالي وتحكم دقيق في عزم الدوران. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تغييرات سريعة في السرعة وعزم الدوران، مثل رافعات الرافعات، وأنظمة النقل، والأدوات الآلية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتحكم في المتجهات تحسين كفاءة المحرك عن طريق تقليل خسائر الجزء الثابت وتحسين توزيع التدفق المغناطيسي.

خوارزمية التحكم المباشر في عزم الدوران (DTC).

التحكم المباشر في عزم الدوران (DTC) هو خوارزمية تحكم شائعة أخرى تستخدم في محركات الجهد المتوسط. على عكس التحكم في المتجهات، الذي يعتمد على تحويل الإحداثيات وحلقات التحكم الحالية، يتحكم DTC بشكل مباشر في عزم دوران المحرك وتدفقه عن طريق تحديد نواقل الجهد المناسبة من جدول ناقلات الجهد المحدد مسبقًا.

يتضمن المبدأ الأساسي لـ DTC خطوتين رئيسيتين: تقدير عزم الدوران والتدفق واختيار ناقل الجهد. أولاً، يتم تقدير عزم دوران المحرك وتدفقه بناءً على تيارات وجهود الجزء الثابت المقاسة. يتم إجراء هذا التقدير عادة باستخدام نموذج رياضي للمحرك، والذي يأخذ في الاعتبار الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للمحرك.

بمجرد تقدير عزم الدوران والتدفق، تحدد خوارزمية DTC ناقل الجهد المناسب من جدول ناقل الجهد لتحقيق مرجع عزم الدوران والتدفق المطلوب. يعتمد اختيار ناقل الجهد على منطق التبديل الذي يقارن عزم الدوران والتدفق المقدرين مع القيم المرجعية ويختار ناقل الجهد الذي يقلل من الخطأ بينهما.

إحدى المزايا الرئيسية لـ DTC هي بساطته واستجابته الديناميكية السريعة. نظرًا لأن DTC يتحكم بشكل مباشر في عزم دوران المحرك وتدفقه دون الحاجة إلى تحويل الإحداثيات وحلقات التحكم الحالية، فإنه يمكنه تحقيق استجابة أسرع لعزم الدوران مقارنة بالتحكم في المتجهات. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب أداء ديناميكي عالي، مثل القطارات عالية السرعة والمصاعد وتوربينات الرياح.

ميزة أخرى لـ DTC هي متانتها ضد اختلافات معلمات المحرك. نظرًا لأن DTC لا يعتمد على نماذج محرك دقيقة، فإنه يمكنه تحمل التغييرات في معلمات المحرك، مثل المقاومة، والحث، وربط التدفق. وهذا يجعلها أكثر موثوقية وأسهل في التنفيذ في التطبيقات العملية.

خوارزميات التحكم بدون مستشعر

بالإضافة إلى التحكم في المتجهات وDTC، هناك أيضًا العديد من خوارزميات التحكم بدون مستشعر المستخدمة في محركات الجهد المتوسط. تهدف هذه الخوارزميات إلى إلغاء الحاجة إلى أجهزة استشعار خارجية، مثل أجهزة التشفير وأجهزة الحل، من خلال تقدير سرعة المحرك وموضعه استنادًا إلى التيارات والفولتية الثابتة المقاسة.

إحدى خوارزميات التحكم بدون مستشعرات الأكثر شيوعًا هي طريقة المراقبة القائمة على النموذج. تستخدم هذه الطريقة نموذجًا رياضيًا للمحرك لتقدير سرعة المحرك وموضعه بناءً على التيارات والفولتية الثابتة المقاسة. يتكون المراقب المعتمد على النموذج عادة من مراقب الحالة ومقدر السرعة. يقوم مراقب الحالة بتقدير الحالات الداخلية للمحرك، مثل تيارات الجزء الثابت، وتدفقات الجزء الثابت، والسرعة، بناءً على تيارات وجهود الجزء الثابت المقاسة. يستخدم مقدر السرعة بعد ذلك الحالات المقدرة لحساب سرعة المحرك وموضعه.

خوارزمية تحكم أخرى بدون مستشعر هي طريقة حقن الإشارة. تقوم هذه الطريقة بإدخال إشارة عالية التردد في الملف الثابت للمحرك وتقيس استجابة المحرك للإشارة المحقونة. ومن خلال تحليل استجابة المحرك، يمكن لطريقة حقن الإشارة تقدير سرعة المحرك وموضعه.

الميزة الرئيسية لخوارزميات التحكم بدون مستشعر هي توفير التكاليف وزيادة الموثوقية. ومن خلال التخلص من الحاجة إلى أجهزة استشعار خارجية، يمكن لخوارزميات التحكم بدون أجهزة استشعار أن تقلل من تكلفة وتعقيد نظام القيادة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لعدم وجود أجهزة استشعار خارجية، يكون نظام القيادة أقل عرضة لفشل أجهزة الاستشعار ومشاكل الصيانة.

خوارزميات التحكم الخاصة بالتطبيقات

بالإضافة إلى خوارزميات التحكم للأغراض العامة المذكورة أعلاه، هناك أيضًا العديد من خوارزميات التحكم الخاصة بالتطبيقات المستخدمة في محركات الجهد المتوسط. تم تصميم هذه الخوارزميات لتلبية المتطلبات المحددة للتطبيقات الصناعية المختلفة، مثل المضخات والمراوح والضواغط ومصانع الدرفلة.

على سبيل المثال، في تطبيقات المضخات والمروحة، يتم تصميم خوارزمية التحكم عادةً لتحقيق توفير الطاقة عن طريق ضبط سرعة المحرك بناءً على متطلبات العملية. يُعرف هذا بالتحكم في محرك السرعة المتغير (VSD). يمكن أن يؤدي التحكم في VSD إلى تقليل استهلاك الطاقة للمضخات والمراوح بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بمحركات الأقراص ذات السرعة الثابتة.

في تطبيقات الضاغط، يتم تصميم خوارزمية التحكم عادةً للحفاظ على ضغط تفريغ ثابت عن طريق ضبط سرعة المحرك. وهذا ما يُعرف بالتحكم في الضغط. يمكن أن يؤدي التحكم في الضغط إلى تحسين كفاءة وموثوقية الضواغط عن طريق تقليل استهلاك الطاقة ومنع التحميل الزائد.

في تطبيقات مطحنة الدرفلة، يتم تصميم خوارزمية التحكم عادةً لتحقيق التحكم الدقيق في السرعة والشد. يُعرف هذا بالتحكم في السرعة والتوتر. يمكن أن يؤدي التحكم في السرعة والشد إلى تحسين جودة وإنتاجية مصانع الدرفلة عن طريق تقليل تباين السُمك وتحسين تشطيب سطح المنتجات المدرفلة.

خاتمة

في الختام، تلعب خوارزميات التحكم المستخدمة في محركات الجهد المتوسط ​​دورًا حاسمًا في تحديد أدائها ووظائفها. يعد التحكم في المتجهات، وDTC، وخوارزميات التحكم بدون مستشعر، وخوارزميات التحكم الخاصة بالتطبيقات كلها أدوات مهمة في ترسانة الشركات المصنعة لمحركات الجهد المتوسط. كل خوارزمية لها مزاياها وعيوبها، ويعتمد اختيار الخوارزمية على المتطلبات المحددة للتطبيق.

كمورد لمحركات الجهد المتوسط، فإننا نقدم نطاقًا واسعًا من خوارزميات التحكم لتلبية الاحتياجات المتنوعة لعملائنا. تم تجهيز محركات الأقراص لدينا بخوارزميات تحكم متقدمة توفر أداء ديناميكيًا عاليًا وتحكمًا دقيقًا في عزم الدوران وكفاءة في استخدام الطاقة والموثوقية. سواء كنت تبحث عن محرك لمضخة أو مروحة أو ضاغط أو مطحنة درفلة، فلدينا الحل المناسب لك.

إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن محركات الجهد المتوسط ​​لدينا وخوارزميات التحكم التي نقدمها، فيرجى زيارة موقعنا على [عنوان URL لموقع الويب]. يمكنك أيضًا استكشاف موقعناوحدة التغذية المرتدة للطاقة AFE,محرك متزامن متعدد الآلات، وعاكس تردد تبريد الهواءلمزيد من المعلومات.

يسعدنا دائمًا مناقشة متطلباتك المحددة وتزويدك بحل مخصص. اتصل بنا اليوم لبدء محادثة حول احتياجات محرك الجهد المتوسط ​​لديك.

مراجع

• بولديا، آي.، ونصار، إس.إيه (1999). المحركات الكهربائية: نهج متكامل. الصحافة اتفاقية حقوق الطفل.
• هافا، آم، كيركمان، آر جيه، وليبو، تا (2002). التحكم في الآلات الكهربائية. الصحافة IEEE.
• كريشنان، ر. (2001). محركات المحركات الكهربائية: النمذجة والتحليل والتحكم. برنتيس هول.