กลยุทธ์การควบคุมการสลับแหล่งจ่ายไฟเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้วย PLC

การแนะนำ:

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมต่างๆ โดยให้ประสิทธิภาพสูงและการออกแบบที่กะทัดรัด แหล่งจ่ายไฟเหล่านี้ต้องการกลยุทธ์การควบคุมที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้ร่วมกับ Programmable Logic Controllers (PLC) ในบทความนี้ เราจะสำรวจกลยุทธ์การควบคุมต่างๆ ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเมื่อใช้กับ PLC ด้วยการทำความเข้าใจกลยุทธ์เหล่านี้ วิศวกรและนักออกแบบสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบจ่ายไฟได้สูงสุด ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีขึ้น

กลยุทธ์การควบคุม 1: การควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า

การควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าเป็นหนึ่งในกลยุทธ์ที่ใช้บ่อยที่สุดในการเปลี่ยนอุปกรณ์จ่ายไฟ ทำงานโดยการวัดแรงดันเอาต์พุตและเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิงเพื่อควบคุมรอบการทำงานของสวิตช์ไฟ กลยุทธ์การควบคุมนี้ช่วยให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตได้อย่างแม่นยำ ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุด

ในการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า ตัวขยายข้อผิดพลาดจะเปรียบเทียบแรงดันเอาต์พุตกับแรงดันอ้างอิง ความแตกต่างใดๆ ระหว่างค่าทั้งสองจะสร้างสัญญาณข้อผิดพลาด ซึ่งจากนั้นจะถูกประมวลผลโดยตัวชดเชย ตัวชดเชยจะปรับรอบการทำงานของสวิตช์ไฟตามนั้น ไม่ว่าจะเพิ่มหรือลดเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าคือความเรียบง่าย ทำให้ง่ายต่อการใช้งานและแก้ไขจุดบกพร่อง อย่างไรก็ตาม อาจเผชิญกับความท้าทายในการใช้งานที่มีโหลดชั่วคราวที่รวดเร็วหรือได้รับลูปสูง ในสถานการณ์เช่นนี้ อาจจำเป็นต้องมีการควบคุมวนซ้ำเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงความเสถียรของระบบ

กลยุทธ์การควบคุม 2: การควบคุมโหมดปัจจุบัน

การควบคุมโหมดปัจจุบันเป็นอีกกลยุทธ์การควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง กลยุทธ์นี้แตกต่างจากการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าตรงที่ใช้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเป็นสัญญาณป้อนกลับหลักในการควบคุมแรงดันไฟขาออก

ในการควบคุมโหมดปัจจุบัน เครื่องตรวจจับกระแสจะวัดกระแสตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งจากนั้นจะถูกเปรียบเทียบกับกระแสอ้างอิง ความแตกต่างระหว่างค่าเหล่านี้ทำให้เกิดสัญญาณข้อผิดพลาด ซึ่งจะถูกประมวลผลโดยตัวชดเชยเพื่อปรับรอบการทำงานของสวิตช์ไฟ กลยุทธ์การควบคุมนี้นำเสนอความเสถียรที่ได้รับการปรับปรุง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่มีโหลดชั่วคราวที่รวดเร็ว

ข้อดีที่สำคัญประการหนึ่งของการควบคุมโหมดปัจจุบันคือความสามารถโดยธรรมชาติในการป้องกันกระแสไฟเกินแบบรอบต่อรอบ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าระบบจะตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อสภาวะโหลดที่มากเกินไป ป้องกันความเสียหายต่อแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องออกแบบลูปควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาด้านเสถียรภาพที่เกิดจากการสั่นของซับฮาร์โมนิก

กลยุทธ์การควบคุม 3: การควบคุมฮิสเทรีซิส

การควบคุมฮิสเทรีซิสเป็นกลยุทธ์การควบคุมที่ให้การตอบสนองแบบไดนามิกที่ยอดเยี่ยม และกำจัดข้อผิดพลาดในสภาวะคงตัวเมื่อควบคุมอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ทำงานโดยการเปรียบเทียบแรงดันไฟเอาท์พุตกับเกณฑ์สองเกณฑ์ ได้แก่ เกณฑ์สูงและเกณฑ์ต่ำ เพื่อกำหนดเวลาเปิดหรือปิดแหล่งจ่ายไฟ

ในการควบคุมฮิสเทรีซิส แรงดันเอาต์พุตจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง เมื่อเกินเกณฑ์ที่สูงกว่า แหล่งจ่ายไฟจะถูกปิด ในทางกลับกัน เมื่ออยู่ต่ำกว่าเกณฑ์ขั้นต่ำ แหล่งจ่ายไฟจะเปิดอีกครั้ง กลยุทธ์การควบคุมนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงดันเอาต์พุตจะคงที่ แม้ว่าจะมีสิ่งรบกวนก็ตาม

การควบคุมฮิสเทรีซิสมีการใช้งานที่เรียบง่ายและให้การตอบสนองชั่วคราวที่ยอดเยี่ยมเนื่องจากลักษณะการป้อนกลับโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม อาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการสั่นแบบซับฮาร์โมนิกได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักออกแบบมักใช้เทคนิคการรักษาเสถียรภาพเพิ่มเติม เช่น การชดเชยความชัน

กลยุทธ์การควบคุม 4: การควบคุมโหมดกระแสเฉลี่ย

การควบคุมโหมดกระแสไฟเฉลี่ยเป็นกลยุทธ์การควบคุมที่ผสมผสานข้อดีของการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้าและการควบคุมโหมดกระแสไฟเข้าด้วยกัน ใช้ตัวขยายข้อผิดพลาดเพื่อเปรียบเทียบกระแสเหนี่ยวนำโดยเฉลี่ยกับกระแสอ้างอิง ให้การควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตที่แม่นยำ ขณะเดียวกันก็ให้การตอบสนองชั่วคราวที่ดีเยี่ยม

ในการควบคุมโหมดกระแสเฉลี่ย กระแสไฟเหนี่ยวนำจะถูกตรวจจับและหาค่าเฉลี่ยตลอดวงจรการสวิตชิ่งโดยใช้ตัวรวม ค่ากระแสเฉลี่ยนี้จะถูกเปรียบเทียบกับกระแสอ้างอิง ทำให้เกิดสัญญาณข้อผิดพลาดที่ตัวชดเชยประมวลผลเพื่อปรับรอบการทำงานของสวิตช์เปิด/ปิด กลยุทธ์การควบคุมนี้ให้ความเสถียรที่ดีขึ้นและการป้องกันกระแสเกิน

นอกจากนี้ การควบคุมโหมดกระแสไฟเฉลี่ยยังป้องกันการสั่นของซับฮาร์โมนิกโดยเนื้อแท้ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้เทคนิคการรักษาเสถียรภาพเพิ่มเติม โดยทั่วไปจะใช้ในแอปพลิเคชันที่มีการวนซ้ำปานกลางถึงสูงและโหลดชั่วคราวที่รวดเร็ว

กลยุทธ์การควบคุมที่ 5: การควบคุมตามสัดส่วน-ปริพันธ์-อนุพันธ์ (PID)

การควบคุมตามสัดส่วน-อินทิกรัล-อนุพันธ์ (PID) เป็นกลยุทธ์การควบคุมที่หลากหลายและใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเมื่อใช้กับ PLC โดยรวมเงื่อนไขการควบคุมสามคำ ได้แก่ สัดส่วน อินทิกรัล และอนุพันธ์ เพื่อปรับปรุงความเสถียร การตอบสนอง และความแม่นยำ

ในการควบคุม PID ข้อผิดพลาดของแรงดันเอาต์พุตจะถูกป้อนเข้าในเงื่อนไขการควบคุมสามเงื่อนไข คำที่เป็นสัดส่วนตอบสนองต่อข้อผิดพลาดในปัจจุบัน คำสำคัญกล่าวถึงข้อผิดพลาดในอดีตเมื่อเวลาผ่านไป และคำที่เป็นอนุพันธ์จะคาดการณ์ข้อผิดพลาดในอนาคตตามอัตราการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน ข้อกำหนดเหล่านี้เมื่อรวมกันผ่านการถ่วงน้ำหนักที่เหมาะสม จะกำหนดการปรับรอบการทำงานสำหรับสวิตช์เปิด/ปิด

การควบคุม PID ให้ความแม่นยำในการควบคุมที่ยอดเยี่ยม การตอบสนองที่รวดเร็วต่อการโหลดชั่วคราว และความเสถียรที่แข็งแกร่ง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำและประสิทธิภาพแบบไดนามิกสูง อย่างไรก็ตาม การปรับพารามิเตอร์ PID อย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุด และหลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น โอเวอร์ช็อตหรือความไม่เสถียร

สรุป:

ในบทความนี้ เราได้สำรวจกลยุทธ์การควบคุมต่างๆ ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งเมื่อใช้กับ PLC เราได้กล่าวถึงการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า การควบคุมโหมดปัจจุบัน การควบคุมฮิสเทรีซิส การควบคุมโหมดกระแสเฉลี่ย และการควบคุมตามสัดส่วน-อินทิกรัล-อนุพันธ์ (PID) แต่ละกลยุทธ์มีข้อดีและข้อควรพิจารณาของตัวเอง ช่วยให้วิศวกรและนักออกแบบสามารถเลือกกลยุทธ์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของตนได้

ด้วยการใช้กลยุทธ์การควบคุมที่มีประสิทธิภาพ วิศวกรสามารถรับประกันการควบคุมที่เหมาะสมและความเสถียรของการจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความน่าเชื่อถือ ไม่ว่าจะเป็นความเรียบง่ายของการควบคุมโหมดแรงดันไฟฟ้า ความเสถียรที่เพิ่มขึ้นของการควบคุมโหมดปัจจุบัน การตอบสนองแบบไดนามิกที่ยอดเยี่ยมของการควบคุมฮิสเทรีซิส ประโยชน์ที่รวมกันของการควบคุมโหมดกระแสเฉลี่ย หรือความอเนกประสงค์ของการควบคุม PID การเลือกกลยุทธ์ที่เหมาะสมสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อ ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบจ่ายไฟ