การควบคุม FOC คืออะไร? เหตุใดเครื่องขับดันใต้น้ำจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จึงนำการควบคุม FOC มาใช้?

FOC (Field Oriented Control, การควบคุมแบบมีทิศทางสนามแม่เหล็ก) เป็นเทคโนโลยีการควบคุมมอเตอร์ขั้นสูงสำหรับมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน (BLDC) โดยการควบคุมองค์ประกอบแรงบิดและสนามแม่เหล็กอย่างแม่นยำ FOC จะให้การทำงานที่เงียบ มีประสิทธิภาพสูง ลดความร้อน และส่งกำลังอย่างราบรื่นอย่างยิ่ง

ในระบบขับเคลื่อนใต้น้ำ — โดยเฉพาะสำหรับ ROV (ยานใต้น้ำควบคุมระยะไกล), AUV (ยานใต้น้ำอัตโนมัติ), USV (ยานบก/ผิวน้ำไร้คนขับ) และแพลตฟอร์มใต้น้ำมืออาชีพอื่น ๆ ที่ความเสถียรและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญ — การควบคุมแบบ FOC กำลังกลายเป็นมาตรฐานหลัก

เมื่อรวมกับ APISQUEEN Beluga 24V 30A / 24V 50A FOC ESC และ APISQUEEN 24V U92 Pro Thruster ใต้น้ำ ผู้ใช้สามารถสัมผัสการควบคุมความเร็วต่ำที่ดีขึ้น ประสิทธิภาพเสียง และประสิทธิภาพพลังงานโดยรวมในสภาพการใช้งานใต้น้ำจริง

1. วิธีการทำงานของ FOC และข้อดีหลัก

FOC หรือที่เรียกว่า การควบคุมเวกเตอร์ (Vector Control) ถูกออกแบบมาสำหรับมอเตอร์ BLDC และ PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor)

หลักการสำคัญของ FOC คือการแยกกระแสสามเฟสของมอเตอร์ออกเป็นสององค์ประกอบอิสระทางคณิตศาสตร์:

• องค์ประกอบแรงบิด (Iq)
  ทำหน้าที่สร้างแรงบิดโดยตรง

• องค์ประกอบฟลักซ์ (Id)
  ทำหน้าที่สร้างและรักษาสนามแม่เหล็ก

โดยการปรับขนาดและเฟสของสององค์ประกอบนี้แบบเรียลไทม์ FOC ทำให้มอเตอร์ทำงานใกล้สภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าอุดมคติภายใต้ทุกสภาวะ

ข้อดีหลักของ FOC เมื่อเทียบกับการควบคุมแบบสี่เหลี่ยม/ทราปีซอยด์แบบดั้งเดิม:

• การทำงานที่ราบรื่นมาก
  กระแสแบบไซน์ช่วยลดแรงสั่นสะเทือนและแรงกระชากทางกลได้อย่างมาก

• ความแม่นยำที่ความเร็วต่ำ
  แรงขับเสถียรและเป็นเส้นตรงแม้ที่ RPM ต่ำ เหมาะสำหรับการควบคุมใต้น้ำอย่างแม่นยำและการคงตำแหน่ง

• ประสิทธิภาพสูงขึ้น
  การใช้กระแสอย่างมีประสิทธิภาพลดการสูญเสียพลังงานและยืดอายุแบตเตอรี่

• ลดความร้อน
  ลดการสูญเสียในทองแดงและเหล็ก เพิ่มความน่าเชื่อถือของ thruster ใต้น้ำแบบปิดผนึก

• ลดเสียงรบกวน
  การขับแบบไซน์ช่วยลดเสียงแม่เหล็กไฟฟ้า เหมาะสำหรับงานวิจัย การตรวจสอบ และการถ่ายทำใต้น้ำ

การเปรียบเทียบวิธีการควบคุม:

2. โซลูชัน APISQUEEN FOC ESC สำหรับ Thruster ใต้น้ำ

เพื่อรองรับความต้องการสูงของระบบขับเคลื่อนใต้น้ำ APISQUEEN จึงมี ESC FOC ประสิทธิภาพสูงสองรุ่น ออกแบบเพื่อความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และการควบคุมที่ราบรื่น:

1. APISQUEEN Beluga 24V 30A FOC ESC

• รองรับการควบคุม PWM ปรับแต่ง RS485 / CAN bus ได้

• สตาร์ทความเร็วต่ำอย่างราบรื่น เหมาะสำหรับ ROV ขนาดเล็ก อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ และแพลตฟอร์มใต้น้ำขนาดเบา

• การป้องกันในตัว: over-current, over-voltage, และการป้องกันความร้อน

2. APISQUEEN Beluga 24V 50A FOC ESC

• กำลังสูงขึ้นสำหรับ thruster ขนาดกลางถึงใหญ่

• ตอบสนองเร็วทั้งการควบคุมความเร็วต่ำและแรงขับสูงอย่างเสถียร

• ออกแบบเพื่อการทำงานต่อเนื่องระยะยาว ช่วยยืดอายุ thruster

3. ประสิทธิภาพจริงกับ APISQUEEN 24V U92 Pro

เมื่อจับคู่กับ ESC FOC ของ APISQUEEN Beluga, U92 Pro มีการปรับปรุงที่สังเกตได้ในสภาพการใช้งานใต้น้ำจริง:

• เสียงการทำงานต่ำลง
  ผู้ใช้รายงานเสียงรบกวนลดลงอย่างมากที่ความเร็วต่ำและกลาง

• แรงขับราบรื่นและเป็นเส้นตรง
  การควบคุม FOC ทำให้แรงขับมีความแม่นยำและคาดการณ์ได้ ตัดการสั่นสะเทือนและแรงบิดกระทันหันที่ความเร็วต่ำ

• ประสิทธิภาพสูงขึ้นและความร้อนต่ำลง
  การสูญเสียพลังงานต่ำขึ้นเพิ่มระยะเวลาใช้งานแบตเตอรี่และลดความเครียดความร้อน ยืดอายุการใช้งาน thruster

• ความน่าเชื่อถือสูงในสภาพแวดล้อมยากลำบาก
  U92 Pro มีมอเตอร์โรเตอร์ภายนอกและตัวเครื่องทนต่อทราย โคลน และการกัดกร่อน ทำงานเชื่อถือได้เมื่อใช้ FOC

4. ข้อดีของ FOC ในการใช้งานใต้น้ำจริง

1. งานวิจัยและสำรวจทางวิทยาศาสตร์
   เสียงรบกวนต่ำและแรงขับเสถียร ลดการรบกวนระบบโซนาร์และอุปกรณ์ใต้น้ำที่ไวต่อการสั่นสะเทือน

2. การควบคุมความเร็วต่ำอย่างแม่นยำ
   ระบบหลาย thruster ต้องการการควบคุมความเร็วต่ำเพื่อปรับท่าทาง ล่องเรือ และการคงตำแหน่ง — FOC ให้การตอบสนองราบรื่นและคาดการณ์ได้

3. การทำงานต่อเนื่องระยะยาว
   ประสิทธิภาพสูงและความร้อนต่ำ ทำให้ FOC เหมาะสำหรับภารกิจระยะยาวและแพลตฟอร์มเน้นความทนทาน

4. การใช้งานในสภาพแวดล้อมยากลำบาก
   Thruster ใต้น้ำแบบปิดผนึกมีการระบายความร้อนจำกัด FOC ลดความร้อนสะสม เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบอย่างมาก

5. คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

Q1: FOC ต้องใช้เอนโค้ดเดอร์หรือไม่?
ไม่จำเป็น หลาย thruster ใต้น้ำใช้ FOC แบบไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ โดยตัวควบคุมประเมินตำแหน่งโรเตอร์ด้วยอัลกอริทึม ทำให้ระบบเรียบง่ายและเชื่อถือได้

Q2: FOC ดีกว่าการควบคุมแบบสี่เหลี่ยมเสมอไปหรือไม่?
ในแอปพลิเคชันประสิทธิภาพสูงส่วนใหญ่ ใช่ แต่ FOC ต้องใช้ฮาร์ดแวร์และการพัฒนาที่สูงกว่า สำหรับการใช้งานราคาประหยัดหรือสำหรับผู้เริ่มต้น การควบคุมแบบสี่เหลี่ยมอาจเพียงพอ

Q3: APISQUEEN U92 Pro ใช้ในน้ำทะเลได้ไหม?
ได้ การออกแบบทนต่อการกัดกร่อน ร่วมกับ FOC ทำให้ใช้งานได้เชื่อถือได้ในน้ำทะเล ทราย และโคลน

6. สรุป

FOC ไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ แต่กำลังเป็นที่นิยมในระบบขับเคลื่อนใต้น้ำมากขึ้นเนื่องจากข้อดีชัดเจน:

• แรงขับราบรื่นและแม่นยำ โดยเฉพาะที่ความเร็วต่ำ

• ลดเสียง เพิ่มประสิทธิภาพ และยืดอายุแบตเตอรี่

• เพิ่มความน่าเชื่อถือเมื่อใช้ร่วมกับ thruster คุณภาพสูง เช่น APISQUEEN 24V U92 Pro

การรวม APISQUEEN Beluga 24V 30A / 50A FOC ESC กับ thruster ใต้น้ำระดับมืออาชีพ ช่วยให้ผู้ใช้ได้การขับเคลื่อนที่เงียบ ราบรื่น และมีประสิทธิภาพ สำหรับ ROV, AUV, แพลตฟอร์มวิจัย, ระบบตรวจสอบ และเรือไฟฟ้า แก้ปัญหาการสั่น ความรบกวน และการจัดการความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ