Permanente magneetsynchrone motoren, ook wel PMSM's genoemd, worden gebruikt waar efficiëntie, compact ontwerp en regelbare snelheid belangrijk zijn. In tegenstelling tot een inductiemotor bevat een PMSM-rotor permanente magneten. Om een soepel koppel te produceren, moet de variabele frequentieaandrijving het stator magnetisch veld uitgelijnd houden met het rotor magnetisch veld. Informatie over de rotorpositie is daarom een belangrijk onderdeel van PMSM-regeling.
Een encoder kan deze informatie leveren. Deze is aangesloten op de motoras en stuurt positie- en snelheidsignalen naar de aandrijving. In sommige toepassingen voegt een encoder echter kosten, kabels, installatiewerk en een component toe dat wordt blootgesteld aan trillingen, stof, hitte of vocht. Sensorloze PMSM-regeling schat de rotorpositie en -snelheid zonder gebruik te maken van een mechanische positie-sensor.
Waarom Rotorpositie Belangrijk is?
Een PMSM-aandrijving kan het koppel niet alleen met frequentie regelen. Het moet weten waar de magnetische polen van de rotor zich bevinden, zodat het op het juiste moment stroom naar de juiste statorwikkelingen kan sturen. Als de geschatte rotoraanhoek onnauwkeurig is, kan het koppel zwak of ongelijkmatig worden. De motor kan trillen, overmatige stroom trekken, snelheidsstabiliteit verliezen of een beveiligingsalarm activeren.
Daarom gebruiken PMSM-systemen doorgaans vectorregeling. De aandrijving scheidt de motorstroom in componenten die de magnetische flux en het koppel beïnvloeden, en past deze vervolgens continu aan. Dit zorgt voor een snellere en stabielere reactie op belastingsveranderingen dan basis volts per hertz-regeling. Voor een PMSM heeft de kwaliteit van de schatting van de rotorpositie een direct effect op de koppel- en snelheidsprestaties.
Hoe Sensorloze Schatting Werkt?
Een sensorloze aandrijving meet de uitgangsstroom en -spanning en gebruikt vervolgens een motormodel om de rotorsnelheid en de elektrische hoek te schatten. Bij normale bedrijfssnelheid produceert de motor een tegen-elektromotorische kracht, vaak back EMF genoemd. De aandrijving analyseert deze elektrische respons met motorparameters zoals weerstand, inductantie en magnetische flux. Het algoritme werkt de schatting continu bij en past de output dienovereenkomstig aan.
De methode is praktisch omdat de aandrijving al elektrische waarden meet voor regeling en beveiliging. Er is geen aparte as-encoder of feedbackkabel nodig. De schatting wordt nog steeds beïnvloed door temperatuur, nauwkeurigheid van motorparameters, kabelomstandigheden, belastingsveranderingen en de kwaliteit van het regelalgoritme.
Opstarten en Lage Snelheid?
Opstarten en zeer lage snelheid zijn de meest veeleisende omstandigheden voor sensorloze PMSM-regeling. Back EMF wordt zwak wanneer de rotor stilstaat of langzaam beweegt, dus de aandrijving heeft minder elektrische informatie om te analyseren. Veel systemen gebruiken een initiële rotoruitlijningsprocedure en een gecontroleerde startsequentie voordat de normale schatting het overneemt. Afhankelijk van de aandrijving en het motorontwerp kunnen er ook aanvullende schattingsmethoden voor lage snelheid beschikbaar zijn.
Sensorloze regeling kan betrouwbaar presteren in veel ventilatoren, pompen, compressoren, mixers, transportbanden en industriële machines. Het biedt mogelijk niet dezelfde nul-snelheid koppelaccuraatheid of positiezekerheid als een geconfigureerd encoder-systeem. Toepassingen die exacte positionering, lange bedrijfstijd nabij nul snelheid, snelle omkeringen onder zware belasting of nauwkeurig geregelde hijswerkzaamheden vereisen, moeten zorgvuldig worden beoordeeld.
Voordelen en Selectie
Het verwijderen van de encoder kan een machine vereenvoudigen. Het kan de bedradingstijd verminderen, het aantal externe onderdelen verlagen, het uitlijnen van de encoder vermijden en mogelijke sensorgerelateerde fouten verminderen. Deze voordelen kunnen nuttig zijn bij retrofitprojecten en in zware industriële omgevingen.
Een encoder is vaak gerechtvaardigd wanneer snelheidsfouten klein moeten zijn, wanneer hoog koppel nodig is voordat de motor beweegt, of wanneer de machine een precieze aspositie moet kennen. Sensorloze regeling is vaak een sterke keuze wanneer het doel stabiele snelheidsregeling en efficiënte motorwerking zonder externe feedback is.
Inbedrijfstelling voor Betrouwbare Resultaten
Sensorloze PMSM-prestaties zijn afhankelijk van een correcte inbedrijfstelling. De technicus moet de motorgegevens nauwkeurig invoeren en de bedrading, spanningsklasse, stroomsterkte, poolparen, nominale snelheid en aansluitmethode bevestigen. Als de aandrijving motoridentificatie of automatische afstemming biedt, moet dit worden voltooid volgens de toepassingsvereisten.
Het systeem moet onder reële belasting worden getest. De motorrichting, het startgedrag, de stroom, de snelheidsstabiliteit, de acceleratie, de deceleratie, de temperatuur en de alarmen moeten allemaal worden gecontroleerd. Een aandrijving kan een onbelaste motor goed laten draaien, maar nog steeds aanpassing nodig hebben wanneer de machine op zijn proces is aangesloten.
Voor encoderloze PMSM-projecten kan de VEIKONG VFD530 worden geëvalueerd als een motor-aandrijvingsplatform. De regelingsfuncties ondersteunen PMSM- en inductiemotor-toepassingen, terwijl de uiteindelijke configuratie moet worden geselecteerd op basis van de motorgegevens, belastingskenmerken, snelheidsbereik en feedbackbehoeften. Waar sensorloze prestaties voldoen aan het procesdoel, kan het systeem motorregeling bieden met minder externe componenten.
Sensorloze PMSM-regeling is niet zomaar een encoder die van een motor is verwijderd. Het is een methode die de rotorconditie schat op basis van elektrisch gedrag en die schatting gebruikt om koppel en snelheid te beheren. Het begrijpen van de sterke punten en beperkingen helpt ingenieurs bij het selecteren van een oplossing die bij de machine past.
Gerelateerde woorden:
sensorloze PMSM-regeling
encoderloze motor-aandrijving
PMSM vectorregeling
