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Introduzione
Motori a trazione diretta a magnete permanente sono stati di primaria importanza a causa del cambiamento di aspetto che portano con sé nelle industrie, spinti da elevata efficienza, elevata densità di potenza e trasmissione diretta. Questi motori rappresentano un cambiamento di paradigma nell'ingegneria e nella progettazione e offrono vantaggi sostanziali rispetto ai sistemi di motori tradizionali.
Uno dei principali vantaggi è la loro altissima efficienza, che riduce il consumo energetico e i costi operativi. L'elevata densità di potenza completa questa efficienza, consentendo a questi motori di fornire più potenza da una data dimensione rispetto a quanto sarebbe possibile con motori convenzionali.
Inoltre, la natura di azionamento diretto di questi motori preclude l'uso di riduttori di velocità e meccanismi di trasmissione tradizionali. Ciò semplifica non solo l'architettura complessiva del sistema, ma aumenta anche l'affidabilità riducendo il numero di parti mobili e punti di potenziale guasto.
Soprattutto, i motori a magnete permanente a trasmissione diretta sono innovazioni dirompenti, non miglioramenti incrementali; pertanto, alzano l'asticella di prestazioni, efficienza e affidabilità in settori come la generazione di energia rinnovabile, l'automazione industriale e i veicoli elettrici. La loro adozione segna un progresso verso soluzioni tecnologiche più sostenibili ed efficienti.
Analisi delle caratteristiche di coppia del motore ad azionamento diretto a magnete permanente
Alcuni dei principali fattori che influenzano le caratteristiche di coppia dei motori a magnete permanente a trasmissione diretta riguardano le loro prestazioni e l'efficacia operativa in un'enorme gamma di applicazioni.
Progettazione del motore e distribuzione del campo magnetico
In particolare, la progettazione del motore PMDD fa molta differenza nelle caratteristiche di coppia. In genere, la maggior parte dei motori PMDD ha una struttura multipolare, che fornisce una distribuzione del campo magnetico quasi uniforme. Tuttavia, in pratica, la distribuzione uniforme degli ioni può causare variazioni nella produzione di coppia, influenzando di conseguenza le prestazioni e l'efficienza dei motori. Pertanto, per rendere più fluido il funzionamento dei motori, devono essere adottate alcune misure, come l'ottimizzazione delle progettazioni dei poli magnetici con una migliore uniformità del campo magnetico.
Metodi di controllo correnti
Per le definizioni delle caratteristiche di coppia, un controllo efficace della corrente è fondamentale. Queste strategie di controllo, come PWM e controllo vettoriale, che saranno discussi in seguito, possono regolare efficacemente l'ampiezza e la forma d'onda della corrente fornita al motore con grande influenza.
Controllo PWM: Altera il valore medio della corrente tramite modulazione di larghezza di impulso; quindi, è un metodo che potrebbe controllare efficacemente l'uscita di coppia. Il metodo è semplice; quindi, è applicabile in situazioni in cui il controllo preciso della coppia non è essenziale.
Controllo vettoriale: Esercita un controllo più sofisticato, controllando in modo indipendente i componenti di flusso e coppia della corrente. Il risultato è che offre una regolazione precisa, ben adattata alle variazioni di carico, sia per la precisione della coppia che per la reattività dinamica.
Influenza delle caratteristiche di carico
Le caratteristiche del carico azionato dai motori PMDD influenzano direttamente la coppia in uscita. Le variabili di carichi diversi che hanno un effetto sulla trasmissione della coppia e sulla sua gestione da parte del motore includono l'inerzia rotazionale e le caratteristiche di smorzamento.
Inerzia rotazionale: Un carico con elevata inerzia necessita di una coppia più elevata per raggiungere una certa velocità o accelerazione. Influisce quindi sulla scelta e sulla messa a punto delle strategie di controllo per prestazioni ottimali del motore.
Caratteristica di smorzamento: I carichi altamente smorzati assorbono e dissipano energia, e questo influisce direttamente sulla capacità del motore di fornire una coppia in uscita costante e sulla reattività.
Integrazione della strategia di controllo con le caratteristiche del carico
La selezione della strategia di controllo nei motori PMDD dovrebbe essere eseguita in base alle caratteristiche specifiche del carico da azionare. In questo modo, abbinando la strategia di controllo ai requisiti del carico, è possibile ottenere un'erogazione di coppia ottimale, efficienza e longevità del sistema motore. Un sistema correttamente integrato massimizzerà quindi la precisione della coppia, ridurrà le perdite di energia e manterrà la stabilità operativa in un ampio intervallo operativo.
Le caratteristiche di coppia analizzate per i motori Permanent Magnet Direct Drive sottolineano la grande importanza di una progettazione attenta del motore, della precisione nei metodi di controllo della corrente e della considerazione della dinamica del carico. Tutti questi aspetti presi in debita considerazione assicurano che si ottengano prestazioni ed efficienza ottimali con una maggiore affidabilità in varie applicazioni industriali dei motori. Il continuo sviluppo tecnologico consentirà un ulteriore perfezionamento delle caratteristiche di coppia mediante nuove strategie di progettazione e controllo, che sicuramente spingeranno questi motori PMDD ancora di più come motori principali nei moderni sistemi di automazione industriale, trasporto ed energia rinnovabile.
Strategia di controllo del motore ad azionamento diretto a magnete permanente
Di seguito sono riportate le strategie comuni per le caratteristiche di coppia dei motori a trasmissione diretta a magnete permanente:
Strategia di controllo vettoriale: Il controllo vettoriale è uno dei controlli di disaccoppiamento che può controllare in modo indipendente i componenti di flusso e coppia del motore. La regolazione in tempo reale dell'ampiezza e della fase della corrente può essere eseguita per ottenere un controllo accurato della coppia e della velocità. I suoi vantaggi sono una velocità di risposta rapida e un'elevata precisione di controllo. È adatto per applicazioni con elevati requisiti di prestazioni dinamiche di coppia.
Strategia di controllo diretto della coppia: L'approccio di controllo è adottato come strategia di controllo diretto della coppia, in cui la coppia del motore viene rilevata e controllata direttamente. Sulla base di ciò, è possibile realizzare una risposta rapida e un controllo di precisione del motore. Nel frattempo, non esiste alcuna trasformazione di coordinate complessa e la struttura è semplice e intuitiva. Tuttavia, il controllo diretto della coppia richiede un'elevata precisione da un dispositivo di rilevamento della coppia e le sue prestazioni possono essere facilmente influenzate a causa della variazione dei parametri per il motore.
Per evitare il surriscaldamento e la distruzione del motore durante il funzionamento ad alta velocità, è opportuno adottare una strategia di controllo magnetico debole per ridurre l'intensità del campo magnetico del motore. La strategia di controllo magnetico debole:c può essere implementato regolando la corrente e la tensione del motore. Adottando la strategia di controllo magnetico debole, la velocità massima del motore aumenterà con la potenza invariata del motore. Tuttavia, il controllo magnetico indebolito riduce la capacità di coppia in uscita del motore; pertanto, è molto importante garantire la velocità di rotazione controllando ragionevolmente la coppia in uscita.
Strategia di controllo intelligente: il controllo del motore a trasmissione diretta a magnete permanente trova ampia applicazione con la strategia di controllo intelligente basata sugli sviluppi realizzati nel campo della tecnologia dell'intelligenza artificiale. La coppia e la velocità del motore possono essere previste utilizzando reti neurali, controllo fuzzy e alcuni altri algoritmi intelligenti. I suoi eccellenti vantaggi includono una forte adattabilità e una buona robustezza della strategia di controllo intelligente. Viene fornita una regolazione adattiva in base allo stato operativo e alla richiesta di carico del motore in funzionamento reale. Pertanto, il miglioramento dell'efficienza operativa e della stabilità del motore è efficace.
Ottimizzazione della strategia di controllo
Sulla base di ciò, un ulteriore miglioramento delle prestazioni da perseguire nei motori a magnete permanente a trasmissione diretta dovrebbe mirare all'ottimizzazione e al miglioramento della loro strategia di controllo. Alcuni metodi usuali per l'ottimizzazione sono:
Identificazione e ottimizzazione dei parametri: L'identificazione accurata dei parametri del motore ottimizzerà le impostazioni dei parametri della strategia di controllo a favore del miglioramento della precisione e della stabilità del controllo. Ad esempio, il riconoscimento della resistenza del motore, dell'induttanza e di altri parametri online consente la regolazione in tempo reale del valore del parametro della strategia di controllo vettoriale per adattarsi ai cambiamenti nello stato operativo del motore.
Osservazione e compensazione della coppia: La fluttuazione della coppia può essere ridotta al minimo e la precisione del controllo può essere migliorata tramite il metodo di osservazione e compensazione della coppia. Tramite il monitoraggio in tempo reale della coppia in uscita del motore e la compensazione delle fluttuazioni di coppia osservate, l'errore di coppia può essere ridotto e le prestazioni di funzionamento regolare del motore possono essere migliorate.
Controllo predittivo: il futuro cambiamento di coppia e velocità può essere previsto in base alla cronologia e allo stato operativo del motore tramite il metodo del controllo predittivo, e di conseguenza possono essere prese misure efficaci. In altre parole, lo stato di funzionamento del motore può essere intervenuto in anticipo e regolato in anticipo per migliorare la velocità di risposta e la stabilità dell'intero sistema.
Conclusione
Essendo una sorta di metodo di azionamento ad alta efficienza e risparmio energetico, il motore ad azionamento diretto a magnete permanente ha una vasta gamma di prospettive di applicazione nell'industria moderna, nei trasporti, nell'energia e in altri campi. È possibile sfruttare appieno i suoi vantaggi e migliorare le prestazioni del sistema comprendendone le caratteristiche di coppia e selezionando una strategia di controllo adeguata. Nelle applicazioni pratiche, è necessario ottimizzare e migliorare il sistema in base alle specifiche caratteristiche di carico e ai requisiti operativi, per adattarsi ai mutevoli ambienti di lavoro e alle esigenze di utilizzo.
