Cos'è il controllo motore a quattro quadranti?

ZDBL50DC è un controller a quattro quadranti che può funzionare sia con motori brushless DC che con motori DC brushed

Per comprendere il controllo del motore a quattro quadranti, vale la pena iniziare con una rapida panoramica del controllo motore a uno e due quadranti. In termini semplici, in un controllo motore a un quadrante il controllore può applicare la coppia solo nella stessa polarità vettoriale (direzione) a cui il motore sta correntemente lavorando. Un controller motore a 2 quadranti è reversibile ma vale lo stesso principio. Tuttavia, con un controller a 4 quadranti è possibile utilizzare il controller del motore per guidare il motore nella direzione opposta alla sua velocità attuale e quindi “frenarlo”.

In parole povere, i quattro quadranti su cui il controller può lavorare sono:

1. Il motore procede in senso orario, il controller si applica in senso orario.

2. Il motore va in senso antiorario, il controller si applica in senso antiorario.

3. Il motore procede in senso orario, il controller si applica in senso antiorario.

4. Il motore va in senso antiorario, il controller si applica in senso orario.

Si può quindi vedere che con un controller a quattro quadranti, come il controller del motore CC senza spazzole ZDBL50DC, è possibile ottenere un livello di controllo del motore molto più fine di quello che sarebbe possibile con un sistema a uno o due quadranti.

Perché utilizzare il controllo a quattro quadranti?

Nella maggior parte delle applicazioni di controllo motore “tradizionali”, la decelerazione del motore è stata indirizzata o attraverso l’attrito / resistenza innata all’interno dell’applicazione o attraverso l’uso di freni. Nel modo più semplice, un motore DC o AC spazzolato veniva semplicemente spento e il sistema si riduceva naturalmente fino a fermarsi. Nei casi in cui era necessaria una frenata più attiva, ciò poteva essere ottenuto mediante l’uso di freni, montati direttamente sull’albero del motore o talvolta in altre parti del sistema.

Il principale vantaggio del controllo a quattro quadranti semplicemente affidandosi all’attrito o alla resistenza nell’applicazione specifica è ovviamente il fatto che fornisce un maggiore controllo sulla decelerazione. Tuttavia, il vantaggio fondamentale di quattro quadranti rispetto alla frenata è duplice.

1. In primo luogo, il controllo a quattro quadranti può essere applicato più accuratamente di un freno per ridurre la velocità del motore su una specifica rampa. Un sistema frenante basato sull’attrito può ovviamente avvicinarsi molto a questo con prove ed errori ma non potrà essere applicato allo stesso modo.

2. In secondo luogo, il controllo a quattro quadranti riduce il rischio di picchi di corrente (e quindi di danni al controller del motore) che possono verificarsi quando un freno viene improvvisamente applicato a un sistema che funziona a velocità relativamente alta.

Controllo a quattro quadranti e frenata rigenerativa

Una delle opportunità più eccitanti create con il controllo a quattro quadranti è la possibilità della frenata rigenerativa. Quando il motore viene rallentato, l’energia cinetica del motore si trasforma in energia elettrica che, se il controller è configurato correttamente, può quindi essere utilizzata per caricare una batteria. È importante che questo non sia un vantaggio inevitabile del controllo a quattro quadranti, ma qualcosa che può essere ottenuto con un controller impostato nel modo corretto.

Se sei interessato a quest’area, contattaci per discutere.

Con quali tipi di motori funziona il controllo a quattro quadranti?

Il controllo a quattro quadranti come principio può essere applicato a qualsiasi tipo di motore che sia mai stato realizzato (più o meno) ma in realtà i tipi più comuni di motore utilizzati con il controllo a quattro quadranti sono motori DC a spazzole e motori DC senza spazzole.

All’interno di questa categorizzazione, il tipo più comune di motore utilizzato come sistema a quattro quadranti è il motore DC brushless sensored (sensibilmente BLDC). Controller come il controller del motore brushless ZDBL20DC di Zikodrive sono tipici di questo, nel senso che funzionano con motori DC brushless sensoriali e motori DC brushless ma non con motori brushless sensorless.

Se stai cercando un controller a quattro quadranti per un motore che hai già scelto, ti consigliamo di metterti in contatto con noi per discutere le specifiche richieste

Pro e contro del quadrante quattro contro uno o due quadrante di controllo ...

I controller a quattro quadranti sono tecnicamente superiori a uno o due controller a quadrante in ogni aspetto. Sono in grado di offrire esattamente lo stesso livello di prestazioni di un controller a uno o due quadranti, ma hanno il vantaggio di essere in grado di utilizzare il processo a quattro quadranti per frenare in modo attivo e sicuro il motore utilizzato. L’unico controllo di un quadrante a quattro quadranti è che tendono ad essere più costosi di quelli con uno o due quadretti similmente speciificati.

Se estendiamo questo argomento a un controller di motore brushless a due quadranti ea un motore brushless con un freno installato, ci sono diversi importanti vantaggi oltre il costo che vale la pena di pensare. Questi sono:

1. Decelerazione più regolare: il sistema a quattro quadranti può essere utilizzato per generare curve di decelerazione più uniformi e più gestite.

2. Maggiore durata del controller. Un freno può causare picchi di corrente significativi che possono causare danni al motore ma soprattutto al controller. Il controllo a quattro quadranti lo rimuove come problema.

3. Efficienza energetica: invece di perdere energia sotto forma di calore o un picco di corrente dannoso, il sistema a quattro quadranti è più efficiente.

È probabile che la frenata sicura e la rigenerazione della potenza siano estremamente importanti per andare avanti

L’importanza dell’efficienza energetica in ogni aspetto dell’ingegneria sta diventando sempre più importante in seguito alle crescenti problematiche e ai problemi associati ai cambiamenti climatici. Vi è quindi una mossa importante per rendere le cose più efficienti dal punto di vista energetico e nei controlli motori i vantaggi del controllo a quattro quadranti sono un buon esempio di come i progressi tecnologici possono contribuire a questo cambiamento.

Il duplice vantaggio di una maggiore efficienza energetica e la necessità di eliminare i freni sui sistemi motore è estremamente importante perché riduce il consumo di energia e migliora anche la durata dei motori e soprattutto dei controller rimuovendo l’impatto dei freni (e dei relativi picchi di corrente) sul componenti principali.

Conclusione

A seconda dell’applicazione a cui si sta lavorando, il controllo motore a quattro quadranti potrebbe essere completamente inutile o potrebbe essere la chiave per far funzionare il progetto come richiesto. Ciò che è certamente vero è che in un numero crescente di applicazioni come la robotica e tipi simili di progetti, il controllo a quattro quadranti sta diventando sempre più importante a causa dei significativi vantaggi prestazionali che offre rispetto al design tradizionale a uno o due quadranti.

I Motor Controller Zikodrive offrono entrambi due controller di motore a quattro e quattro quadranti, quindi se vuoi provare entrambi puoi acquistarli entrambi online. In alternativa, se hai domande sull’idoneità del controllo a quattro quadranti per il tuo progetto saremo lieti di discutere le tue esigenze.