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Dans un contexte de crises énergétiques et de préoccupations environnementales croissantes, la recherche dans le domaine des systèmes de motorisation efficaces et respectueux de l'environnement prend de l'ampleur. Moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) se distingue par son rendement élevé, ses niveaux de bruit réduits et ses caractéristiques de faible consommation d'énergie, qui ont favorisé son déploiement omniprésent dans divers secteurs.
Cependant, pour réaliser tout le potentiel d’un PMSM, des méthodes de contrôle sophistiquées seraient nécessaires. Parmi ces méthodes, la technologie de contrôle vectoriel occupe une place importante en raison de sa capacité à fournir un contrôle précis des PMSM.
Une compréhension inclusive de la lutte antivectorielle nous donne non seulement une vision correcte de PMSM Les caractéristiques de performance des moteurs sont non seulement importantes, mais elles constituent également un support théorique important pour les applications pragmatiques. En même temps, elles constituent une pierre de touche précieuse pour l'évolution des progrès technologiques en matière de contrôle des moteurs.
Le contrôle vectoriel est une technique moderne de contrôle des moteurs qui permet de réaliser un contrôle de haute précision du moteur grâce à la transformation des coordonnées et au contrôle du découplage du courant et de la tension. L'objectif principal de la technologie de contrôle vectoriel est d'obtenir des performances dynamiques élevées et une précision statique élevée du moteur tout en améliorant l'efficacité et le couple de sortie du moteur.
Le contrôle vectoriel repose sur le modèle mathématique du moteur, qui convertit la variable triphasée du moteur en une variable en quadrature par transformation de coordonnées pour réaliser le contrôle du découplage du courant et du couple. Les transformations de coordonnées couramment utilisées sont la transformée de Clarke et la transformée de Park :
-Transformation de Clarke : transforme les variables triphasées en variables orthogonales pour le contrôle vectoriel dans un système de coordonnées stationnaire.
-Transformation du parc : Transforme les variables orthogonales en vecteurs dans le système de coordonnées rotatives ; utilisé dans le contrôle vectoriel autour d'un système de coordonnées rotatives.
Il comprend principalement les étapes suivantes pour mener à bien la lutte antivectorielle :
La position et la vitesse du moteur, ainsi que les valeurs de courant et de tension, sont détectées par des capteurs.
Sur la base du modèle mathématique du moteur et de la transformation des coordonnées, calculez la composante de courant orthogonale du moteur. Contrôlez la composante CA en fonction de la cible de contrôle à l'aide d'un contrôleur de courant pour mettre en œuvre un contrôle précis du moteur. Utilisez la technologie PWM pour transformer la valeur de courant émise par le contrôleur en valeur de tension réelle et l'appliquer au moteur.
Répétez les étapes ci-dessus en continu pour un contrôle en temps réel du moteur.
Le contrôle vectoriel peut améliorer les performances dynamiques et la précision statique du moteur et mettre en œuvre un contrôle précis du moteur. Parallèlement, il optimise l'efficacité et le couple de sortie du moteur et simplifie la conception du système de contrôle du moteur. Cela améliore l'efficacité énergétique du moteur et réduit les coûts de contrôle. Le contrôle vectoriel permet un cadre et une méthode communs pour le contrôle du moteur, il est donc pratique pour contrôler différents types de moteurs.
La stratégie de contrôle vectoriel est l'essence même du contrôle du moteur synchrone à aimant permanent et permet un contrôle de haute précision du couple et de la vitesse du moteur en contrôlant avec précision le courant et la tension du moteur.
L'objectif principal du contrôle vectoriel, également connu sous le nom de contrôle orienté champ (FOC), est de fournir un contrôle précis des PMSM. Cela implique non seulement une régulation précise du couple et de la vitesse, mais englobe également l'amélioration des performances et de l'efficacité globales du moteur. Le contrôle vectoriel y parvient en découplant le courant du stator en deux composants orthogonaux, l'un responsable du contrôle du flux magnétique et l'autre du contrôle du couple. De cette façon, un contrôle indépendant du couple et du flux, comme pour les moteurs à courant continu, est possible.
Il s’agit d’atteindre des objectifs spécifiques en matière de lutte antivectorielle de la manière suivante :
Le contrôle vectoriel garantit l'application du couple exact dont un moteur a besoin dans différentes conditions de charge grâce à un contrôle précis de la composante de courant produisant le couple. Cela devient important dans les applications nécessitant un couple de précision, telles que la robotique et les véhicules électriques.
Le contrôle vectoriel permet de contrôler précisément la vitesse des moteurs PMSM en entrant une référence de vitesse et en la maintenant même lorsque les conditions changent, comme en cas de variation de charge. Un moteur fonctionnera à la vitesse souhaitée. Par exemple, les bandes transporteuses et les machines CNC nécessitent une vitesse constante.
L'avantage le plus important du contrôle vectoriel est la possibilité d'obtenir une réponse dynamique rapide. Cela signifie que le moteur peut réagir rapidement aux changements de charge ou de vitesse, améliorant ainsi la réactivité globale du système. Une telle possibilité est très précieuse dans les applications à hautes performances : servo-variateurs et systèmes de traction.
Le contrôle du vecteur a pour but de maintenir le bon fonctionnement du moteur avec un minimum d'ondulations de couple et de vibrations mécaniques. Il y parvient en alignant avec précision les champs magnétiques du stator et du rotor, réduisant ainsi la contrainte mécanique sur le moteur et prolongeant sa durée de vie. Un fonctionnement fluide est primordial dans des applications telles que les ascenseurs et les équipements de fabrication de précision.
En optimisant les composants existants et en maintenant le flux à des niveaux optimaux, le contrôle vectoriel augmente l'efficacité énergétique des PMSM. La consommation d'énergie diminue et les coûts d'exploitation sont réduits, ce qui en fait un outil idéal pour les applications où l'efficacité énergétique est requise.
La stratégie actuelle de lutte antivectorielle : En contrôlant la composante de courant continu du moteur, on peut contrôler avec précision le couple moteur. La stratégie mentionnée ci-dessus sera applicable dans les situations nécessitant une réponse rapide et un contrôle précis.
Stratégie de contrôle vectoriel de tension : Cette stratégie permet, en contrôlant la composante de tension continue du moteur, de réguler avec précision la vitesse du moteur. Elle est adaptée aux conditions de travail qui nécessitent le bon fonctionnement du moteur.
Stratégie de contrôle vectoriel du champ magnétique : Grâce au contrôle simultané des composantes de courant continu et de tension du moteur, le moteur réalise un contrôle précis du couple et de la vitesse. Il s'applique aux situations qui nécessitent la prise en compte du contrôle du couple ou de la vitesse.
D'autres optimisations qui améliorent les performances de la lutte antivectorielle incluent les suivantes :
Optimiser les paramètres du contrôleur PI (proportionnel-intégral) : Optimisez les paramètres du contrôleur PI afin d'améliorer les performances dynamiques et d'améliorer la précision statique du contrôle actuel.
Introduire des filtres passe-bas : Ajoutez des filtres passe-bas aux contrôleurs de courant et de tension. Le filtrage passe-bas réduira les interférences de bruit haute fréquence et améliorera la stabilité du contrôle.
Adoptez des algorithmes de contrôle avancés : L'introduction d'algorithmes de contrôle avancés, tels que le contrôle flou, les réseaux de neurones, etc., peuvent encore améliorer les performances du contrôle vectoriel.
Applications de régulation de vitesse moteur
En ce qui concerne l'application de la vitesse du moteur, la technologie de contrôle vectoriel peut facilement atteindre une grande précision pour atteindre certaines vitesses du moteur. En fournissant uniquement un écart entre la vitesse réelle et la vitesse cible du moteur, la méthode de contrôle vectoriel ajuste les valeurs de courant et de tension du moteur et modifie également son couple et sa vitesse. Par rapport aux autres méthodes traditionnelles de régulation de la vitesse, la technologie de contrôle vectoriel se caractérise par une précision de régulation de vitesse plus élevée et une vitesse de régulation plus rapide.
Applications de contrôle de position du moteur
Dans l'application du contrôle de position du moteur, la technologie de contrôle vectoriel peut atteindre une haute précision dans le contrôle de la position du moteur. En définissant l'écart de la position cible par rapport à la position réelle, la technologie de contrôle vectoriel peut ajuster le courant et la tension du moteur, modifiant ainsi le couple et la position du moteur. Cette méthode de contrôle de position peut être appliquée aux occasions qui nécessitent un positionnement et un contrôle précis, comme les machines-outils CNC.
Applications de contrôle du couple moteur
La technologie de contrôle vectoriel permet d'obtenir une grande précision dans le contrôle du couple moteur lors du contrôle du couple moteur. La technologie de contrôle vectoriel peut modifier le courant et la tension fournis au moteur en définissant un écart entre le couple défini et le couple réel, modifiant ainsi le couple de sortie du moteur. Une telle forme de contrôle du couple peut ensuite être appliquée dans les applications qui nécessitent un contrôle de couple aussi élevé, comme dans la production d'énergie éolienne.
Applications d'optimisation du rendement des moteurs
Dans l'application de l'optimisation de l'efficacité du moteur, la technologie de contrôle vectoriel peut réduire les pertes du moteur et améliorer l'efficacité du moteur en optimisant la distribution de courant et de tension du moteur. En outre, la technologie de contrôle vectoriel peut également surveiller l'état de fonctionnement du moteur en temps réel, réguler les paramètres de contrôle du moteur et réaliser le contrôle adaptatif et l'optimisation de l'efficacité du moteur.
À cet égard, la technologie de contrôle vectoriel a été appliquée au diagnostic et à la protection contre les pannes de moteur ; elle peut émettre des jugements sur l'état de fonctionnement et l'état de défaillance d'un moteur en surveillant les paramètres de courant, de tension et de couple en temps réel. En cas de panne du moteur, la technologie de contrôle vectoriel couperait l'alimentation à temps ou prendrait d'autres types de mesures de protection pour éviter d'endommager le moteur. De plus, grâce à l'analyse et au traitement des données de panne, elle peut fournir des informations de référence précieuses pour la réparation et la maintenance du moteur.
La technologie de contrôle vectoriel est l'une des technologies essentielles pour les moteurs synchrones à aimants permanents à hautes performances et à haute précision, garantissant des performances dynamiques, une précision statique et une utilisation efficace de l'énergie par le moteur. En un mot, avec l'amélioration continue de la technologie de l'électronique de puissance et le développement de la théorie du contrôle, la technologie de contrôle vectoriel appliquée aux PMSM trouvera des applications plus étendues et plus profondes, ouvrant davantage de possibilités dans le domaine de l'amélioration des performances et de l'expansion des applications.
ENNENG est une entreprise de haute technologie dédiée à la recherche et au développement de moteurs synchrones à aimants permanents. Ces moteurs sont utilisés pour des performances à haute et basse tension, à faible vitesse et à couple élevé. Ils ont de larges applications dans les industries liées aux mines d'or, aux mines de charbon, aux usines de pneus, aux puits de pétrole et aux usines de traitement des eaux. Les moteurs synchrones à aimants permanents ENNENG bénéficient de plusieurs avantages, tels que les économies d'énergie, le respect de l'environnement et la faible maintenance. Avec une conception avancée et une grande fiabilité, les performances des moteurs les rendent donc très applicables dans les domaines qui traitent de la faible vitesse et du couple élevé.
