راهنمای فعال‌سازی و استفاده از کنترل برداری سنسورلس در دو مد کنترل سرعت و کنترل گشتاور

1) معرفی کلی

کنترل برداری سنسورلس روشی است که در آن درایو بدون استفاده از انکودر یا سنسور سرعت، وضعیت موتور را از روی ولتاژ، جریان و پارامترهای موتور تخمین می‌زند. در این روش، جریان موتور به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: جریان شارساز برای ایجاد میدان مغناطیسی و جریان گشتاورساز برای تولید گشتاور.

نتیجه این روش، عملکرد نرم‌تر و دقیق‌تر نسبت به حالت ولتاژ به فرکانس (‎V/F‎) است؛ به‌خصوص زمانی که بار تغییر می‌کند و درایو باید سرعت یا گشتاور موتور را پایدار نگه دارد.

‎۲) انتخاب مد کاری

نکته: توجه شود برای کنترل سرعت در درایو، مقدار H40=3 و برای کنترل گشتاور، مقدار ‎ H40=4نظیم شود.

۳) تفاوت مد کنترل سرعت و کنترل گشتاور

1-3) مد کنترل سرعت سنسورلس ‎-‎ مقدار ۳ در ‎H40‎

در این مد، کاربر سرعت مورد نظر موتور را تعیین می‌کند و درایو تلاش می‌کند سرعت موتور را روی همان مقدار نگه دارد. اگر بار موتور زیاد یا کم شود، درایو به‌صورت خودکار گشتاور لازم را تغییر می‌دهد تا سرعت تا حد امکان ثابت بماند. این مد برای فن، پمپ، نوار نقاله، میکسر و ماشین‌آلاتی مناسب است که سرعت ثابت یا کنترل‌شده نیاز دارند. در این حالت، اپراتور معمولاً سرعت، زمان شتاب، زمان توقف و جهت چرخش را تنظیم می‌کند و کنترل گشتاور توسط درایو انجام می‌شود.

2-3) مد کنترل گشتاور سنسورلس ‎-‎ مقدار ۴ در ‎H40‎‎

در این مد، هدف اصلی درایو ثابت نگه داشتن گشتاور موتور است، نه سرعت. کاربر مقدار گشتاور مورد نیاز را مشخص می‌کند و درایو متناسب با آن، جریان گشتاورساز موتور را کنترل می‌کند.

این مد برای رول‌پیچ، رول‌بازکن، کنترل کشش، اکسترودر، پرس و سیستم‌هایی مناسب است که مقدار نیرو یا کشش مهم‌تر از سرعت است. در مد گشتاور، سرعت موتور ممکن است با توجه به بار تغییر کند؛ بنابراین محدودکننده سرعت باید حتماً تنظیم شود.

3-3) مرجع گشتاور در مد کنترل گشتاور سنسورلس

در مد کنترل گشتاور سنسورلس، فرمان ورودی کاربر به‌عنوان مرجع گشتاور در نظر گرفته می‌شود، نه مرجع سرعت. یعنی عددی که اپراتور وارد می‌کند، بیانگر درصد گشتاور درخواستی موتور است.

در این مد، مقدار مرجع گشتاور از ۰ تا ۱۵۰ درصد قابل اعمال است. مقدار ۱۰۰ درصد به‌معنی گشتاور نامی موتور و مقدار ۱۵۰ درصد به‌معنی گشتاور اضافه در محدوده مجاز درایو و موتور است.

در مد گشتاور، درایو مقدار گشتاور درخواستی را به جریان گشتاورساز موتور تبدیل می‌کند. هرچه مرجع گشتاور بیشتر باشد، جریان گشتاورساز بیشتر می‌شود و موتور نیروی بیشتری تولید می‌کند. البته مقدار نهایی گشتاور توسط محدودیت جریان موتور و درایو کنترل می‌شود تا از اضافه‌جریان و آسیب به موتور جلوگیری شود.

4-3) تفاوت مرجع گشتاور با مرجع سرعت

در مد کنترل سرعت، عددی که کاربر وارد می‌کند به‌عنوان سرعت هدف موتور در نظر گرفته می‌شود. درایو سرعت واقعی موتور را تخمین می‌زند و اگر سرعت کمتر یا بیشتر از مقدار تنظیم‌شده باشد، به‌صورت خودکار گشتاور موتور را کم یا زیاد می‌کند تا سرعت به مقدار مرجع برسد.

اما در مد کنترل گشتاور، عدد واردشده سرعت نیست. این عدد مقدار گشتاور درخواستی است. در این حالت، درایو مستقیماً گشتاور را کنترل می‌کند و سرعت موتور بسته به مقدار بار تغییر می‌کند.

توجه: در مد گشتاور، اگر بار موتور سبک باشد و مرجع گشتاور زیاد تنظیم شود، سرعت موتور می‌تواند افزایش پیدا کند. بنابراین در این مد باید حتماً محدودیت سرعت تنظیم شود.

4) شرط اصلی قبل از استفاده از سنسورلس

کنترل سنسورلس برای عملکرد صحیح، به پارامترهای دقیق موتور نیاز دارد. اگر پارامترهای موتور اشتباه باشند، احتمال لرزش در شروع حرکت، جریان زیاد، ورود نکردن به حلقه‌بسته، ناپایداری سرعت، گشتاور ضعیف یا خطای اضافه‌جریان وجود دارد. بنابراین قبل از فعال کردن ‎Sensorless_S‎ یا ‎Sensorless_T‎، تیونینگ موتور باید انجام شود.

5) تیونینگ موتور برای کنترل برداری سنسورلس

این قابلیت برای موتور القایی سه‌فاز در کنترل حلقه‌باز ‎V/F‎ در نظر گرفته شده است. قبل از فعال‌سازی، مشخصات موتور و پارامترهای پایه باید به‌درستی تنظیم شوند. استفاده از این قابلیت برای موتورهای سنکرون یا مدهای کنترلی برداری توصیه نمی‌شود.

1-5) تنظیم الزامی ‎H41‎ برای تیونینگ دینامیک

برای استفاده مطمئن از کنترل برداری سنسورلس در مد سرعت و مد گشتاور، مقدار ‎H41‎ باید روی عدد ۲ قرار گیرد

توجه: H41=2 یعنی تیونینگ دینامیک موتور.

در این حالت، درایو علاوه بر تست‌های ایستا، موتور را در حالت بدون بار می‌چرخاند تا پارامترهای دقیق‌تری مانند جریان بی‌باری و اندوکتانس مغناطیس‌کنندگی را محاسبه کند.

2-5) چرا تیونینگ دینامیک لازم است؟

در موتور القایی، کنترل سنسورلس برای تخمین صحیح شار، سرعت و لغزش موتور به مقاومت استاتور، مقاومت روتور، اندوکتانس نشتی، اندوکتانس مغناطیس‌کنندگی، جریان بی‌باری، جریان نامی و لغزش نامی نیاز دارد.

بخشی از این پارامترها با تست ایستا قابل تخمین هستند، اما برای دقت بهتر، مخصوصاً برای محاسبه جریان بی‌باری و شار موتور، باید موتور بدون بار بچرخد. بنابراین موتور باید از بار مکانیکی جدا شود و سپس ‎H41‎ روی ۲ قرار گیرد.

3-5) شرایط ایمنی قبل از تیونینگ دینامیک

• موتور باید از بار مکانیکی جدا باشد و آزادانه بچرخد؛

• جهت چرخش موتور نباید برای دستگاه یا اپراتور خطر ایجاد کند؛

• پایه موتور، کوپلینگ و قسمت‌های چرخان باید ایمن باشند؛

• هیچ نفر یا جسمی نزدیک شفت، کوپلینگ یا بخش چرخان موتور نباشد؛

• اطلاعات پلاک موتور باید درست وارد شده باشد؛

• ولتاژ تغذیه باید در محدوده مجاز درایو باشد؛

• جریان نامی موتور نباید بیشتر از توان مجاز درایو باشد؛ و

• اگر ترمز مکانیکی وجود دارد، قبل از تیونینگ باید آزاد شود.

• اگر موتور به گیربکس یا بار متصل است، تیونینگ دینامیک اجرا نشود مگر با مجوز سازنده دستگاه.

6) ترتیب پیشنهادی راه‌اندازی سنسورلس

پارامترهای اصلی این قابلیت در گروه H قرار دارند. تنظیم درست این پارامترها باعث راه‌اندازی نرم‌تر و کاهش خطای اضافه‌جریان می‌شود. مقدارهای پیشنهادی زیر برای شروع تست اولیه هستند و باید متناسب با موتور و بار اصلاح شوند.

1-6) انتخاب نوع موتور

2-6) ورود اطلاعات پلاک موتور

در صورت عدم استفاده از تیونینگ دینامیک به دلیل محدودیت‌های فیزیکی، اطلاعات جدول زیر باید به‌صورت دستی وارد شوند. با این حال، پارامترهای ‎H30‎، ‎H31‎ و ‎H32‎ در هر شرایطی باید توسط کاربر مطابق پلاک موتور تنظیم شوند.

3-6) اجرای تیونینگ دینامیک

• موتور را بدون بار آماده کنید؛

• مقدار2 ‎H41‎ ‎=‎ را تنظیم کنید؛

• فرمان شروع تیونینگ را اجرا کنید؛

• تا پایان کامل تیونینگ، فرمان توقف ندهید مگر در شرایط اضطراری؛ و

• پس از پایان تیونینگ، مطمئن شوید خطا وجود ندارد.

7) فعال‌سازی مد کنترل سرعت سنسورلس

فعال کردن کنترل سرعت سنسورلس، ابتدا تیونینگ دینامیک را انجام دهید، سپس مقدار ‎H40‎ ‎=‎ ۳ را تنظیم کنید. سرعت مرجع می‌تواند از کیپد، ورودی آنالوگ، ترمینال یا شبکه ارتباطی دریافت شود.

در زمان استارت، درایو ابتدا موتور را در حالت حلقه‌باز راه‌اندازی می‌کند. سپس وقتی سرعت، شار و شرایط تخمین به حد قابل قبول رسید، کنترل از حالت حلقه‌باز به حلقه‌بسته سنسورلس منتقل می‌شود.

8) فعال‌سازی مد کنترل گشتاور سنسورلس

برای فعال کردن کنترل گشتاور سنسورلس، ابتدا تیونینگ دینامیک را با ‎ H41=2انجام دهید، سپس مقدار ‎ H40=4را تنظیم کنید. مرجع گشتاور را از منبع مورد نظر انتخاب کرده و در شروع، مقدار آن را کم بگذارید.

نکته ایمنی: در مد گشتاور، سرعت مستقیماً کنترل نمی‌شود. اگر بار سبک باشد و مرجع گشتاور زیاد تنظیم شود، سرعت موتور می‌تواند افزایش یابد. بنابراین محدودیت سرعت باید حتماً تنظیم شود.

9) پارامترهای مهم و اثر هرکدام

1-9) انتخاب مد کنترل و تیونینگ

2-9) پارامترهای موتور

3-9) پارامترهای جریان و محدودیت‌ها

4-9) پارامترهای راه‌اندازی و انتقال حلقه‌باز به حلقه‌بسته

5-9) پارامترهای پاسخ سرعت و فرکانس سوئیچینگ

6-9) محدودیت سرعت در مد گشتاور

10) نکات مهم در استفاده از مد سرعت

• قبل از فعال‌سازی، تیونینگ دینامیک انجام شود؛

• تا حد امکان پارامتر ‎ACC‎ کمتر از ۵ ثانیه قرار داده نشود؛ مقادیر خیلی کم احتمال خطا و جریان زیاد در راه‌اندازی را افزایش می‌دهند؛

• اگر موتور وارد حلقه‌بسته نمی‌شود، ابتدا بار را کم کنید و زمان شتاب را افزایش دهید؛

• اگر موتور لرزش دارد، پارامترهای موتور و نتیجه تیونینگ را بررسی کنید؛

• اگر سرعت واقعی با مرجع اختلاف دارد، ابتدا ‎H31‎، ‎H32‎، ‎H33‎ و نتایج تیونینگ بررسی شوند؛

• در سرعت‌های خیلی پایین، عملکرد سنسورلس محدود است؛ و

• برای بارهای سنگین، زمان شتاب باید بیشتر انتخاب شود.

11) نکات مهم در استفاده از مد گشتاور

• مد گشتاور بدون محدودیت سرعت خطرناک است؛

• همیشه ابتدا با مرجع گشتاور کم تست کنید؛

• اگر بار سبک باشد، سرعت می‌تواند افزایش یابد؛

• برای کاربردهای کشش، مقدار گشتاور باید مرحله‌به‌مرحله تنظیم شود؛

• در سرعت نزدیک صفر، کنترل گشتاور سنسورلس محدودیت دارد؛

• برای نگه‌داشتن بار آویزان یا آسانسوری، سنسورلس بدون ترمز مکانیکی کافی نیست؛

• اگر جریان بیش از حد بالا می‌رود، ‎H33‎، ‎H48‎، ‎H46‎ و ‎H47‎ بررسی شوند؛ و

• اگر گشتاور ضعیف است،‎H41=‎2 را دوباره با موتور بدون بار اجرا کنید.

12) محدودیت‌های کنترل برداری سنسورلس

• در سرعت صفر، تخمین سرعت دقیق نیست؛

• در سرعت‌های خیلی پایین، گشتاور ممکن است محدود شود؛

• برای بارهای ضربه‌ای شدید باید تنظیمات با دقت انجام شود؛

• پارامترهای اشتباه موتور باعث ناپایداری می‌شوند؛

• تیونینگ دینامیک باید بدون بار انجام شود؛

• در کاربردهای ایمنی‌حساس، استفاده از ترمز مکانیکی یا فیدبک واقعی سرعت توصیه می‌شود؛ و

• تغییر موتور بدون تیونینگ مجدد مجاز نیست.

13) عیب‌یابی سریع

14) مطالعه و راه‌اندازی سریع

1-14) جدول سریع مد کنترل سرعت سنسورلس        

2-14) جدول سریع مد کنترل گشتاور سنسورلس