Como proveedor de VFD (unidad de frecuencia variable), a menudo me preguntan sobre las diversas funciones y componentes de nuestros productos. Uno de los aspectos más cruciales que juega un papel importante en el rendimiento de un VFD es el control PID (proporcional - integral - derivado). En esta publicación de blog, profundizaré en la función del control PID en un VFD y explicaré por qué es tan importante.
Comprender los conceptos básicos de VFD
Antes de saltar a los detalles del control PID, comprendamos brevemente qué es un VFD. Un VFD es un dispositivo electrónico que controla la velocidad de un motor de CA variando la frecuencia y el voltaje suministrado al motor. Ofrece varios beneficios, como ahorros de energía, un mejor control del proceso y un estrés mecánico reducido en el motor y el equipo conectado.
¿Qué es el control de PID?
El control PID es un algoritmo de control ampliamente utilizado en la automatización industrial. Utiliza tres modos de control básicos, proporcionales, integrales y derivados, para calcular un valor de error entre un punto de ajuste (el valor deseado) y una variable de proceso (el valor real). El controlador luego ajusta la salida para minimizar este error.
Control proporcional
El término proporcional en el control PID calcula el error entre el punto de ajuste y la variable de proceso y lo multiplica por una ganancia proporcional (KP). La salida del controlador proporcional es directamente proporcional al error. Un valor de KP más alto dará como resultado una corrección mayor para un error dado, pero también puede conducir a un sobreimpulso e inestabilidad si se establece demasiado.
Control integral
El término integral acumula el error con el tiempo. Resume todos los errores pasados y multiplica la suma por una ganancia integral (KI). La acción integral ayuda a eliminar errores de estado estacionario que el controlador proporcional puede no poder corregir. Sin embargo, si la ganancia integral se establece demasiado, puede hacer que el sistema se vuelva inestable y oscile.
Control derivado
El término derivado calcula la tasa de cambio del error. Multiplica la derivada del error con respecto al tiempo por una ganancia derivada (KD). La acción derivada ayuda a predecir errores futuros y proporciona una acción correctiva de antemano. Puede reducir el sobreimpulso y mejorar la estabilidad del sistema, especialmente en sistemas con alta inercia.
Función del control PID en un VFD
Control de velocidad
Una de las funciones principales del control PID en un VFD es el control de velocidad. En muchas aplicaciones industriales, mantener una velocidad del motor constante es crucial. Por ejemplo, en los sistemas transportadores, una velocidad constante asegura un flujo suave de materiales. El VFD con control PID puede monitorear continuamente la velocidad del motor (variable de proceso) y compararla con la velocidad deseada (punto de ajuste). Si hay una diferencia entre los dos, el controlador PID ajustará la frecuencia y el voltaje suministrado al motor para que la velocidad vuelva al punto de ajuste.
Supongamos que tenemos un sistema transportador donde la velocidad del punto de ajuste es de 1000 rpm. Debido a los cambios en la carga, la velocidad real puede caer a 950 rpm. El controlador PID en el VFD detectará este error y aumentará la frecuencia y el voltaje suministrado al motor para aumentar la velocidad de regreso a 1000 rpm.
Control de presión
En aplicaciones como bombas y compresores, el control de presión es esencial. Se puede usar un VFD con control PID para mantener una presión constante en un sistema. Por ejemplo, en un sistema de suministro de agua, el controlador PID puede monitorear la presión del agua (variable de proceso) y ajustar la velocidad del motor de la bomba en consecuencia. Si la presión cae por debajo del punto de ajuste, el controlador aumentará la velocidad del motor para aumentar la presión, y si la presión es demasiado alta, reducirá la velocidad del motor.
Digamos que la presión del punto de ajuste en un sistema de suministro de agua es de 50 psi. Si la presión real cae a 45 psi, el controlador PID en el VFD aumentará la velocidad del motor de la bomba para elevar la presión a 50 psi.
Control de temperatura
En algunos procesos industriales, el control de la temperatura es crítico. Se puede usar un VFD junto con un sistema de calentamiento o enfriamiento para mantener una temperatura constante. El controlador PID monitoreará la temperatura (variable de proceso) y ajustará la velocidad del ventilador o motor del compresor para mantener la temperatura en el punto de ajuste.
Por ejemplo, en una planta de procesamiento de alimentos, la temperatura del punto de ajuste para una sala de almacenamiento es de 5 ° C. Si la temperatura real aumenta a 7 ° C, el controlador PID en el VFD aumentará la velocidad del compresor de enfriamiento para reducir la temperatura de regreso a 5 ° C.
Ventajas del uso de control PID en un VFD
Control de procesos mejorado
El control PID permite un control preciso y preciso de la variable de proceso. Puede responder rápidamente a los cambios en la carga u otras perturbaciones y mantener el punto de ajuste deseado. Esto lleva a una mejor calidad y consistencia del producto en los procesos industriales.
Ahorro de energía
Al ajustar la velocidad del motor de acuerdo con los requisitos reales del proceso, un VFD con control PID puede ahorrar una cantidad significativa de energía. Por ejemplo, en un sistema de bomba, en lugar de ejecutar la bomba a toda velocidad todo el tiempo, el controlador PID puede reducir la velocidad cuando la demanda de agua es baja, lo que resulta en ahorros de energía.
Desgaste reducido
Dado que el controlador PID puede mantener una condición de funcionamiento estable, reduce la tensión mecánica en el motor y el equipo conectado. Esto conduce a menos desgaste, vida útil de equipos más larga y menores costos de mantenimiento.
Nuestros productos VFD con control PID
En nuestra empresa, ofrecemos una amplia gama de VFD con funcionalidad avanzada de control PID. NuestroControlador de accionamiento de frecuenciaestá diseñado para proporcionar un control preciso en varias aplicaciones. Tiene configuraciones amigables para el usuario que permiten un fácil ajuste de los parámetros PID.
También tenemosVFD fase única a 3 faseProductos que son adecuados para aplicaciones donde hay una fuente de alimentación de una sola fase disponible, pero se requiere un motor de tres fase. Estos VFD vienen con control PID para garantizar un funcionamiento estable y eficiente.
Para aplicaciones más grandes, nuestro18.5kW VFDes una gran opción. Puede manejar motores de alta potencia y proporciona un excelente control PID para la velocidad, la presión o la regulación de la temperatura.
Conclusión
El control de PID es una función vital en un VFD que ofrece numerosos beneficios en términos de control de procesos, ahorro de energía y longevidad del equipo. Ya sea que necesite controlar la velocidad de un motor, mantener una presión constante o regular la temperatura, un VFD con control PID puede proporcionar la solución.
Si está interesado en nuestros productos VFD con control PID o tiene alguna pregunta sobre cómo se pueden usar en su aplicación, nos encantaría saber de usted. Contáctenos para comenzar una discusión sobre sus requisitos específicos y explorar cómo nuestros productos pueden satisfacer sus necesidades.
Referencias
- Ogata, Katsuhiko. "Ingeniería de control moderna". Prentice Hall, 2010.
- Dorf, Richard C. y Robert H. Bishop. "Sistemas de control modernos". Pearson, 2017.