Neseniai kai kurie draugai žaidžia įvairius variklius, nes variklis yra svarbus valdyti, valdymas yra stabilus, tikslus, greitas, yra pagrindinis valdymo algoritmo programinės įrangos inžinierių tikslas, visų pirma, galite atkurti šiek tiek subrendusio valdymo valdymo. Algoritmai, kuriuos reikia patirti, todėl čia yra šio turinio rinkinys, kuriuo galima pasidalyti su jumis.
1.Bldc variklio valdymo algoritmas
Brutes varikliai yra savarankiško tipo (savęs nukreipimo perjungimas) ir todėl yra sudėtingesni valdyti.
BLDC variklio valdymui reikia žinių apie rotoriaus padėtį ir mechanizmą, pagal kurį variklis yra ištaisytas ištaisyti. Norint valdyti uždarą ciklą, yra du papildomi reikalavimai, ty rotoriaus greičio/arba variklio srovės ir PWM signalų matavimai, kad būtų galima valdyti variklio greičio galią.
BLDC varikliuose gali būti abiejų pusių suderintų arba su centre sudėti PWM signalai, atsižvelgiant į taikymo reikalavimus. Daugeliui programų reikia tik greičio pokyčių veikimo ir joje bus naudojamos 6 atskiros pusės išlygintos PWM signalai. Tai suteikia didžiausią skiriamąją gebą. Jei programai reikalingas serverio padėties nustatymas, energijos stabdymas ar galios pakeitimas, rekomenduojami papildomi centre sudėti PWM signalai.
Norėdami pajusti rotoriaus padėtį, „BLDC Motors“ naudoja „Hall Effect“ jutiklius, kad užtikrintų absoliučią padėtį. Tai lemia daugiau laidų ir didesnių išlaidų. Jutikliais BLDC valdymas pašalina salės jutiklių poreikį ir vietoj to naudoja variklio priešpriešinę elektromotyvinę jėgą (elektromotyvo jėgą), kad numatytų rotoriaus padėtį. „SenSor“ valdymas yra labai svarbus pigių kintamųjų greičio programoms, tokioms kaip ventiliatoriai ir siurbliai. Naudojant BLDC variklius, taip pat reikalingas šaldytuvų ir oro kondicionavimo kompresorių valdymas be jutiklių.
Įterpimas ir papildymas be apkrovos
Daugeliui „BLDC“ variklių nereikia papildomo PWM, įterpimo be apkrovos ar kompensacijos be apkrovos. Vienintelės BLDC programos, kurioms gali prireikti šių funkcijų, yra aukštos kokybės BLDC servo varikliai, sinusinės bangos sužadintos BLDC varikliai, be šepetėlių ar kompiuterio sinchroniniai varikliai.
Valdymo algoritmai
BLDC varikliams valdyti naudojami daugybė skirtingų valdymo algoritmų. Paprastai galios tranzistoriai naudojami kaip linijiniai reguliatoriai variklio įtampai valdyti. Šis požiūris nėra praktiškas vairuojant didelės galios variklius. Didelės galios varikliai turi būti kontroliuojami PWM ir reikalauti mikrovaldiklio, kad būtų užtikrintos pradinės ir valdymo funkcijos.
Valdymo algoritmas turi pateikti šias tris funkcijas:
PWM įtampa variklio greičiui valdyti
Variklio ištaisymo ir važiavimo mechanizmas
Rotoriaus padėties prognozavimo metodai naudojant atvirkštinės elektromotyvo jėgos arba salės jutiklius
Impulsų pločio moduliacija naudojama tik kintamos įtampos pritaikymui varikliams. Efektyvi įtampa yra proporcinga PWM darbo ciklui. Kai gaunama tinkama lygintuvo komutacija, BLDC sukimo momento greičio charakteristikos yra tokios pačios kaip ir apatinio nuolatinės srovės variklio. Kintama įtampa gali būti naudojama variklio greičiui ir kintamam sukimo momentui valdyti.
Galios tranzistoriaus komutacija realizuoja tinkamą statoriaus apviją, kad būtų sukurtas optimalus sukimo momentas pagal rotoriaus padėtį. BLDC variklyje MCU turi žinoti rotoriaus padėtį ir tinkamu metu įjungti lygintuvą.
Trapecijos lygintuvo komutacija BLDC varikliams
Vienas iš paprasčiausių BLDC variklių metodų yra naudoti vadinamąją trapecijos lygintuvo komutaciją.
Supaprastinta „BLDC Motors“ kopėčių valdiklių sistema
Šioje schemoje srovė turi būti kontroliuojama kiekvieną kartą variklio gnybtų pora, o trečiasis variklio gnybtas visada yra elektroniniu būdu atjungtas nuo maitinimo šaltinio.
Trys „Hall“ įrenginiai, įterpti į didelį variklį, yra naudojami skaitmeniniams signalams, kurie matuoja rotoriaus padėtį 60- laipsnio sektoriuje, ir pateikia šią informaciją variklio valdiklyje. Kadangi dabartinis srautas yra lygus dviejose apvijose vienu metu ir nulis trečiajame, šis metodas sukuria dabartinį erdvės vektorių, turintį tik vieną iš šešių bendrų krypčių. Varikliui vairuojant, motorinių gnybtų srovė elektra keičiama (ištaisyta komutacija) kartą per 60 laipsnių sukimosi, taigi dabartinis erdvės vektorius visada yra artimiausias 30 laipsnių 90 laipsnių fazės poslinkio.
Trapecijos kontrolė: važiuokite bangos forma ir sukimo momentas ištaisant
Todėl dabartinė bangos forma kiekvienoje apvijoje yra trapecijos, pradedant nuo nulio ir einant į teigiamą srovę, po to - nuliui, tada - į neigiamą srovę.
Tai sukuria dabartinį erdvės vektorių, kuris priartės prie subalansuoto sukimosi, kai jis pakils 6 skirtingomis kryptimis su rotoriaus sukimu.
Varikliuose, tokiuose kaip oro kondicionierius ir šaldymas, salės jutiklių naudojimas nėra pastovus. Tiems pačiai rezultatams pasiekti gali būti naudojami atvirkštiniai potencialūs jutikliai.
Tokios trapecijos pavaros sistemos yra labai paplitusios dėl jų valdymo grandinių paprastumo, tačiau jos kenčia nuo sukimo momento virpėjimo problemų.
Sinusoidinis ištaisytas BDLC variklių komutacija
Trapecijos lygintuvo komutacijos nepakanka, kad būtų galima subalansuoti ir tiksliai valdyti DC variklio valdymą be šepetėlių. Tai daugiausia lemia tai, kad sukimo momentas, susidarantis iš trijų fazių variklio be šepetėlių (su sinusoidinės bangos priešpriešos elektromotyvinė jėga), yra apibrėžtas tokia lygtimi:
Veleno sukimo momentas=kt [iRsin (o) + issin (o +120) + itsin (o +240)]
Kur:
o yra besisukančio veleno elektrinis kampas
Kt yra variklio sukimo momento konstanta
Ir, yra ir tai yra fazės srovės
Jei fazės srovės yra sinusoidinės: Ir {{0}}} i 0 sINO; Yra=i 0 sin (+120 o); Tai=i0sin (+240} o)
bus gautas:
Veleno sukimo momentas {{0}}. 5i0*kt (nuolatinė nepriklausoma nuo veleno kampo)
Sinusoidiškai ištaisytas priemiestinis variklio valdiklis be šepetėlių stengiasi vairuoti tris variklio apvijas, kurių trys srovės sklandžiai skiriasi ir sinusoidiškai, kai variklis sukasi. Susijusios šių srovių fazės yra parinktos taip, kad jos pagamintų sklandžius rotoriaus srovės erdvės vektorius, stačiakampius rotoriui su invariancija. Tai pašalina sukimo momento virpėjimo ir vairo impulsus, susijusius su šiauriniu vairavimu.
Norint generuoti sklandų sinusoidinį variklio srovės moduliavimą, kai variklis sukasi, reikia tiksliai išmatuoti rotoriaus padėtį. „Hall“ įtaisai tik apskaičiuoja rotoriaus padėtį, o to nepakanka šiam tikslui. Dėl šios priežasties reikalingi kampiniai grįžtamasis ryšys iš kodavimo įrenginio ar panašaus įrenginio.
Supaprastinta BLDC variklio sinuso bangos valdiklio blokinė schema
Kadangi apvijos srovės turi būti sujungtos, kad būtų gauta lygaus konstantos rotoriaus srovės vektoriaus, ir kadangi kiekviena statoriaus apvija yra esanti 120 laipsnių kampu, kiekvieno vielos kranto srovės turi būti sinusoidinė, o fazės poslinkis yra 120. laipsniai. Informacija apie kodavimo įrenginį naudojama dviem sinuso bangoms sintetinti, kurių fazinis poslinkis yra 120 laipsnių tarp jų. Tada šie signalai padauginami iš sukimo momento komandos, kad sinusinės bangos amplitudė būtų proporcinga reikiamam sukimo momentui. Dėl to dvi sinusoidinės srovės komandos yra tinkamai palaipsniui nustatytos, taip sukuriant besisukantį statoriaus srovės erdvės vektorių stačiakampe kryptimi.
Sinusoidinės srovės komandos signalai išveda porą PI valdiklių, kurie moduliuoja srovę dviejose tinkamose variklio apvijose. Trečiojo rotoriaus apvijos srovė yra neigiama kontroliuojamų apvijų srovių suma, todėl jos negalima kontroliuoti atskirai. Kiekvieno PI valdiklio išvestis siunčiama į PWM moduliatorių, tada į išvesties tiltą ir du variklio gnybtus. Trečiajam variklio gnybtui taikoma įtampa yra gaunama iš neigiamos signalų, taikomų pirmosioms dviem apvijoms, sumą, tinkamai naudojamą trims sinusoidinėms įtampoms, kurių atstumas yra atitinkamai 120 laipsnių atstumu.
Dėl to tikroji išėjimo srovės bangos forma tiksliai seka sinusoidinės srovės komandų signalą, o gautas srovės erdvės vektorius sklandžiai sukasi, kad būtų kiekybiškai stabilizuotas ir orientuotas norima kryptimi.
Sinusoidinio lygintuvo vairavimo stabilizuotos kontrolės rezultatas negali būti pasiektas naudojant trapecijos lygintuvo vairavimą apskritai. Tačiau dėl didelio efektyvumo esant mažam variklio greičiui, jis išsiskirs dideliu variklio greičiu. Taip yra dėl to, kad didėjant greičiui, dabartiniai grąžinimo valdikliai turi sekti didėjančio dažnio sinusoidinį signalą. Tuo pačiu metu jie turi įveikti variklio priešpriešinę elektromotyvinę jėgą, kuri padidėja amplitudės ir dažnio didėjant greičiui.
Kadangi PI valdikliai turi baigtinį padidėjimą ir dažnio atsaką, dabartinės valdymo kilpos laiko invariantiniai sutrikimai sukels fazės atsilikimą ir padidins variklio srovės klaidas, kurios didėja didesniu greičiu. Tai trukdys dabartinio erdvės vektoriaus krypčiai rotoriaus atžvilgiu, taigi sukels poslinkį iš kvadratūros krypties.
Kai tai įvyksta, mažiau sukimo momento gali sukelti tam tikras srovės kiekis, todėl norint išlaikyti sukimo momentą reikia daugiau srovės. Efektyvumas mažėja.
Šis sumažėjimas tęsis didėjant greičiui. Tam tikru metu srovės fazės poslinkis viršija 90 laipsnių. Kai tai įvyksta, sukimo momentas sumažėja iki nulio. Derinant sinusoidinį, greitis šiuo metu aukščiau sukelia neigiamą sukimo momentą, todėl negalima realizuoti.
2.ac variklio algoritmai
Skaliarinis valdymas
Skaliarinis valdymas (arba V/Hz valdymas) yra paprastas komandos variklio greičio valdymo būdas
Komandos variklio pastovus būsenos modelis daugiausia naudojamas technologijai gauti, todėl trumpalaikis našumas neįmanomas. Sistema neturi dabartinės kilpos. Varikliui valdyti trifazio maitinimo šaltinis skiriasi tik amplitude ir dažniu.
Vektoriaus valdymas arba magnetinio lauko orientacijos valdymas
Variklio sukimo momentas skiriasi priklausomai nuo statoriaus ir rotoriaus magnetinių laukų bei smailės, kai abu laukai yra stačiakampiai vienas kitam. Valdant skaliarinį valdymą, kampas tarp dviejų magnetinių laukų labai skiriasi.
„Vector Control“ sugeba vėl sukurti ortogonalumą kintamos srovės varikliuose. Siekdama valdyti sukimo momentą, kiekvienas sukuria srovę iš sugeneruoto magnetinio srauto, kad pasiektų nuolatinės srovės mašinos reagavimą.
Vektoriaus valdomas variklio valdymas yra panašus į atskirai sužadinto nuolatinės srovės variklio valdymą. DC variklyje magnetinio lauko energija φ f, sukuriama sužadinimo srovės, jei yra stačiakampis armatūros srautui φA, kurį sukuria armatūros srovė IA. Šie magnetiniai laukai yra atsieti ir stabilizuojami vienas kito atžvilgiu. Dėl to, kai armatūros srovė kontroliuojama, kad būtų galima valdyti sukimo momentą, magnetinio lauko energija išlieka nepakitę ir realizuojamas greitesnis trumpalaikis atsakas.
Trifazio kintamosios srovės variklio orientuoto lauko valdymas (FOR) susideda iš nuolatinės srovės variklio veikimo imituojant. Visi kontroliuojami kintamieji matematiškai paverčiami DC, o ne AC. jo tikslinis nepriklausomas valdymo sukimo momentas ir srautas.
Yra du lauke orientuotos valdymo būdai (FOR):
Tiesioginis FOC: Rotoriaus srauto kampo kryptis tiesiogiai apskaičiuoja srauto stebėtojas.
Netiesioginis FOC: Rotoriaus srauto kampo kryptis gaunama netiesiogiai, įvertinant arba matuojant rotoriaus greitį ir slydimą.
Vektoriaus valdymui reikia žinoti apie rotoriaus srauto padėtį ir jį galima apskaičiuoti pažangiais algoritmais, naudojant žinias apie galines sroves ir įtampą (naudojant dinaminį kintamos srovės indukcinio variklio modelį). Tačiau įgyvendinimo požiūriu labai svarbu skaičiavimo išteklių poreikis.
Vektoriaus valdymo algoritmams įgyvendinti gali būti naudojami skirtingi metodai. „FeedForward“ metodai, modelio įvertinimas ir adaptyviosios valdymo metodai gali būti naudojami siekiant sustiprinti atsaką ir stabilumą.
Vektorių kintamosios srovės variklių valdymas: nuodugnus vaizdas
Vektoriaus valdymo algoritmo centre yra dvi svarbios konversijos: „Clark“ konversija, parko konversija ir jų atvirkštinė. Naudojant „Clark“ ir „Park“ perėjimus, rotoriaus srovę galima valdyti į rotoriaus plotą. Tai leidžia rotoriaus valdymo sistemai nustatyti įtampą, kuri turėtų būti tiekiama rotoriui, kad būtų maksimaliai padidintas sukimo momentas esant dinamiškai kintančioms apkrovoms.
„Clark“ konvertavimas: „Clark“ matematinis konvertavimas modifikuoja trifazę sistemą į dviejų koordinačių sistemą:
kur IA ir IB yra stačiakampio atskaitos komponentai, o IO yra nesvarbus homoplanaro komponentas
Trifazė rotoriaus srovė, palyginti su besisukančia etalonine sistema
Parko konversija: parko matematikos konvertavimas paverčia dvipusę statinę sistemą į besisukančios sistemos vektorių.
Dviejų fazių, rėmo atvaizdavimas apskaičiuojamas Clarke transformacija ir tada maitinamas į vektoriaus sukimosi modulį, kur jis suka kampą θ, kad atitiktų D, Q kadrų, pritvirtintų prie rotoriaus energijos. Kampo θ virsmas realizuojamas pagal aukščiau pateiktą lygtį.
Pagrindinė kintamosios srovės variklio vektoriaus valdymo magnetinio lauko vektoriaus struktūra
„Clarke“ transformacija naudoja trifazių srovių IA, IB ir IC sroves, kad apskaičiuotų dviejų fazių ortogonalinę statoriaus ašies sroves ISD ir ISQ. Šios dvi srovės fiksuoto koordinato statoriaus fazėse yra paverčiamos ISD ir ISQ, kurie tampa parko transformacijos elementais d, q. Tai atliekama naudojant variklio srauto modelį, norint apskaičiuoti rotoriaus energiją d, Q kadrams. Srovių ISD, ISQ ir momentinis srauto kampas θ, apskaičiuotas pagal variklio srauto modelį, naudojami apskaičiuojant kintamosios srovės indukcinio variklio elektrinį sukimo momentą.
Vektoriaus kontroliuojamų kintamųjų variklių pagrindai
Šios išvestinės vertės lyginamos su pamatinėmis vertėmis ir atnaujinamos PI valdiklio.
Vienas iš būdingų vektorinio variklio valdymo pranašumų yra tas, kad tas pats principas gali būti naudojamas tinkamam matematiniam modeliui pasirinkti kiekvieno tipo AC, PM-AC ar BLDC varikliui.
BLDC variklių vektoriaus valdymas
BLDC varikliai yra pagrindinis pasirinkimas orientuotam į lauką orientuotą vektorių valdymą. Besteliukų varikliai, turintys FOC, gali pasiekti didesnį efektyvumą - iki 95%, taip pat yra labai efektyvūs dideliu greičiu.
3.sepperto variklio valdymo algoritmas
Toliau pateikiami žingsnių variklio valdymo schema:
Žingsnio variklio valdymas paprastai naudoja dvikryptės pavaros srovę, o jo variklio laiptelis yra realizuojamas perjungus apvijas iš eilės. Paprastai yra 3 vairavimo sekos tokio tipo žingsnių varikliui:
1. Vienos fazės pilnas žingsnių diskas:
Šiuo režimu jo apvijos yra įjungtos tokia tvarka, AB/CD/BA/DC (BA rodo, kad apvijos AB energija atliekama priešinga kryptimi). Ši seka yra žinoma kaip vieno fazės visų žingsnių režimas arba „Wave Drive“ režimas. Vienu metu įjungiama tik viena fazė.
2. 2- fazės viso žingsnio diskas:
Šiuo režimu abi fazės yra įjungiamos kartu, todėl rotorius visada yra tarp dviejų polių. Šis režimas yra žinomas kaip dviejų fazių visiškai žingsnis, ir šis režimas yra įprasta dviejų polių variklių vairavimo seka, kuri gali sukelti maksimalų sukimo momentą.
3. Pusė laiptelio režimas:
Šis režimas sujungia vienos fazės laiptelius ir dviejų fazių žingsnius į vieną maitinimo šaltinį: vienfazio maitinimas, po to dviejų fazių maitinimas, po to vienfazis maitinimas ..., taigi variklis veikia per pusę -PEK PAPILDYMAS. Šis režimas yra žinomas kaip pusiau žingsnio režimas, kai efektyvus kiekvieno variklio sužadinimo žingsnio kampas yra sumažintas perpus, o jo išėjimo sukimo momentas yra mažesnis.
Visi 3 iš šių režimų gali būti naudojami pasukti priešinga kryptimi (prieš laikrodžio rodyklę), bet ne tuo atveju, jei tvarka yra atvirkštinė.
Paprastai „Stepper“ varikliai turi kelis polius, kad sumažintų žingsnio kampą, tačiau apvijų skaičius ir tvarko, kuria jie yra varomi, išlieka tas pats.
4 Bendrosios paskirties nuolatinės srovės valdymo algoritmai
Greičio valdymo varikliams, ypač tiems, kurie naudoja 2 grandines:
1, fazės kampo valdymas
2, „PWM Chopper Control“
Fazės kampo valdymas
Fazės kampo valdymas yra paprasčiausias bendrosios paskirties variklio greičio valdymo būdas. Per Triaco taško lanko kampą pakeiskite, kad būtų galima valdyti greitį. Fazės kampo kontrolė yra labai ekonomiškas sprendimas, tačiau efektyvumas nėra per didelis, lengvas elektromagnetinis trukdys (EMI).
Fazės kampo valdymas bendrosios paskirties varikliams
Aukščiau pateikta schema parodo fazės kampo valdymo mechanizmą, tipišką Triaco greičio kontrolės pritaikymą. Triacų vartų impulsų apskritimo fazinis poslinkis sukuria efektyvią įtampą, todėl nustatoma skirtingas variklio greitis, o per daug nuliui aptikimo grandinė yra naudojama norint nustatyti per didelę kryžminio aptikimo grandinę Laiko nuoroda, leidžianti atidėti vartų impulsus.
PWM Chopper Control
PWM valdymas yra sudėtingesnis sprendimas bendrosios paskirties variklio greičio valdymui. Šiame tirpale galios mofset arba IGBT įjungia aukšto dažnio ištaisytą kintamosios srovės linijos įtampą, o tai savo ruožtu sukuria variklio kintančią įtampą.
„PWM Chopper Control“ bendrosios paskirties varikliams
Paprastai perjungimo dažnių diapazonas yra 10-20 kHz, kad būtų pašalintas triukšmas. Šis bendrosios paskirties variklių kontrolės metodas lemia geresnį srovės valdymą ir geresnį EMI našumą, taigi ir didesnį efektyvumą.