VFD（可変周波数駆動）サプライヤーとして、私はしばしば製品のさまざまな機能とコンポーネントについて尋ねられます。 VFDのパフォーマンスに重要な役割を果たす最も重要な側面の1つは、PID（比例積分 - 微分）制御です。このブログ投稿では、VFDでのPIDコントロールの機能を掘り下げて、なぜそれが非常に重要なのかを説明します。
VFDの基本を理解する
PIDコントロールの詳細にジャンプする前に、VFDとは何かを簡単に理解しましょう。 VFDは、モーターに供給される周波数と電圧を変化させることにより、ACモーターの速度を制御する電子デバイスです。エネルギーの節約、プロセス制御の改善、モーターおよび接続された機器の機械的ストレスの軽減など、いくつかの利点を提供します。
PIDコントロールとは何ですか？
PIDコントロールは、産業自動化で広く使用されているコントロールアルゴリズムです。比例、積分、微分 - の3つの基本制御モードを使用して、設定値（目的の値）とプロセス変数（実際の値）の間のエラー値を計算します。次に、コントローラーが出力を調整して、このエラーを最小限に抑えます。
比例制御
PID制御の比例項は、セットポイントとプロセス変数の間の誤差を計算し、比例ゲイン（kp）によってそれを掛けます。比例コントローラーの出力は、エラーに直接比例します。 KP値が高いと、特定のエラーの補正が大きくなりますが、高すぎるとオーバーシュートや不安定性につながる可能性があります。
積分制御
積分用語は、時間の経過とともにエラーを蓄積します。過去のすべてのエラーを要約し、合計に積分ゲイン（KI）を掛けます。統合アクションは、比例コントローラーが修正できない可能性のある安定した状態エラーを排除するのに役立ちます。ただし、積分ゲインが高すぎると設定されている場合、システムが不安定になり、振動する可能性があります。
デリバティブコントロール
微分用語は、エラーの変化率を計算します。エラーの導関数に時間に対する導関数を導関数ゲイン（KD）によって掛けます。デリバティブアクションは、将来のエラーを予測するのに役立ち、事前に修正アクションを提供します。特に慣性が高いシステムでは、システムのオーバーシュートを軽減し、システムの安定性を改善できます。
VFDにおけるPID制御の関数
速度制御
VFDにおけるPID制御の主要な機能の1つは、速度制御です。多くの産業用途では、一定のモーター速度を維持することが重要です。たとえば、コンベアシステムでは、一定の速度により、材料の滑らかな流れが保証されます。 PID制御を備えたVFDは、モーター速度（プロセス変数）を継続的に監視し、目的の速度（SETPOINT）と比較できます。 2つに違いがある場合、PIDコントローラーはモーターに供給される周波数と電圧を調整して、速度を設定値に戻します。
セットポイント速度が1000 rpmのコンベヤーシステムがあるとします。負荷の変化により、実際の速度は950 rpmに低下する場合があります。 VFDのPIDコントローラーは、このエラーを検出し、モーターに供給される周波数と電圧を増加させて、速度を1000 rpmに戻します。
圧力制御
ポンプやコンプレッサーなどのアプリケーションでは、圧力制御が不可欠です。 PID制御を備えたVFDを使用して、システム内の一定の圧力を維持できます。たとえば、給水システムでは、PIDコントローラーは水圧（プロセス変数）を監視し、それに応じてポンプモーターの速度を調整できます。圧力が設定値より下に低下すると、コントローラーはモーター速度を上げて圧力を高め、圧力が高すぎるとモーター速度が低下します。
給水システムのセットポイント圧力が50 psiであるとしましょう。実際の圧力が45 psiに低下すると、VFDのPIDコントローラーはポンプモーター速度を増加させて50 psiに戻ります。
温度制御
一部の産業プロセスでは、温度制御が重要です。 VFDは、一定の温度を維持するために、加熱または冷却システムと組み合わせて使用できます。 PIDコントローラーは、温度（プロセス変数）を監視し、ファンまたはコンプレッサーモーターの速度を調整して、温度を設定値に保ちます。
たとえば、食品加工工場では、保管室の設定値は5°Cです。実際の温度が7°Cに上昇すると、VFDのPIDコントローラーは冷却コンプレッサーの速度を増加させて、温度を5°Cに戻します。
VFDでPIDコントロールを使用する利点
プロセス制御が改善されました
PID制御により、プロセス変数を正確かつ正確に制御できます。負荷やその他の障害の変化に迅速に応答し、目的の設定値を維持できます。これは、産業プロセスの製品品質と一貫性の向上につながります。
省エネ
プロセスの実際の要件に応じてモーター速度を調整することにより、PID制御を備えたVFDは大量のエネルギーを節約できます。たとえば、ポンプシステムでは、常にポンプをフルスピードで走らせる代わりに、PIDコントローラーは水の需要が低いときに速度を低下させ、エネルギー節約をもたらします。
摩耗と裂け目の減少
PIDコントローラーは安定した動作条件を維持できるため、モーターと接続された機器の機械的応力が軽減されます。これにより、摩耗や裂け目が少なくなり、機器の寿命が長くなり、メンテナンスコストが削減されます。
PIDコントロールを備えた当社のVFD製品
当社では、高度なPID制御機能を備えた幅広いVFDを提供しています。私たちの周波数ドライブコントローラーさまざまなアプリケーションで正確な制御を提供するように設計されています。ユーザー - PIDパラメーターを簡単に調整できるフレンドリーな設定があります。
私たちも持っていますVFD単相から3フェーズ単一の位相電源が利用可能であるが、3つの位相モーターが必要なアプリケーションに適した製品。これらのVFDには、安定した効率的な動作を確保するために、PID制御が付属しています。
より大きなアプリケーションの場合、私たち18.5kw vfd素晴らしい選択です。高電力モーターを処理でき、速度、圧力、または温度調節のための優れたPID制御を提供します。
結論
PID制御は、VFDの重要な機能であり、プロセス制御、エネルギー貯蓄、および機器の寿命に関して多くの利点を提供します。モーターの速度を制御するか、一定の圧力を維持するか、温度を調整する必要があるかにかかわらず、PID制御を備えたVFDはソリューションを提供できます。
PIDコントロールを備えたVFD製品に興味がある場合、またはアプリケーションでそれらを使用する方法について質問がある場合は、ご連絡をお待ちしています。特定の要件についての議論を開始し、当社の製品がお客様のニーズをどのように満たすことができるかを調べてください。
参照
- オガタ、カツヒコ。 「現代の制御工学。」 Prentice Hall、2010年。
- Dorf、Richard C.、およびRobert H. Bishop。 「現代の制御システム。」ピアソン、2017年。