Pred kratkim so nekateri prijatelji igrali različne motorje, kajti motor je pomemben za nadzor, nadzor je stabilen, natančen, hitri je končni cilj programskih inženirjev za nadzor nad algoritmom, najprej lahko igrate nekaj bolj zrelega nadzora Algoritmi za doživetje, zato je tukaj zbirka tega dela, ki jo lahko delite z vami.
1.BLDC algoritem krmiljenja motorja
Motorji brez krtačkov so samopogojnega tipa (samo-usmerjevalna stikala) in so zato bolj zapleteni za nadzor.
Krmiljenje motorja BLDC zahteva znanje o položaju rotorja in mehanizmu, s katerim se motor podvrže odpravljanju krmiljenja. Za nadzor hitrosti zaprte zanke obstajata dve dodatni zahtevi, tj. Meritve za hitrost rotorja/ali signale motorja in PWM signale za nadzor moči motorja.
Motorji BLDC imajo lahko signale PWM, poravnane s stranskimi ali poravnanimi, odvisno od zahtev glede uporabe. Večina aplikacij zahteva samo delovanje sprememb hitrosti in bo uporabila 6 ločenih stranskih poravnanih PWM signalov. To zagotavlja najvišjo ločljivost. Če aplikacija zahteva pozicioniranje strežnika, zaviranje energije ali preobrat moči, so priporočljivi dodatni signali PWM, poravnani s centrom.
Za zaznavanje položaja rotorja BLDC Motors uporabljajo senzorje Hall Effect, da zagotavljajo absolutno zaznavanje položaja. To ima za posledico uporabo več žic in višjih stroškov. Nadzor BLDC brez senzorjev odpravlja potrebo po senzorjih dvorane in namesto tega za napovedovanje položaja rotorja uporablja motorjevo protiutežno elektromocijsko silo (elektromotivna sila). Nadzor brez senzorjev je ključnega pomena za nizkocenovne hitrosti spremenljive hitrosti, kot so ventilatorji in črpalke. Krmiljenje brez senzorja je potreben tudi za kompresorje hladilnika in klimatske naprave, kadar se uporabljajo motorje BLDC.
Vstavljanje in dopolnjevanje časa brez obremenitve
Večina motorjev BLDC ne potrebuje komplementarnega PWM, vstavljanja časa brez obremenitve ali nadomestila brez obremenitve. Edine aplikacije BLDC, ki lahko zahtevajo te funkcije, so visoko zmogljive BLDC servo motorje, sine val vzbujene motorje BLDC, brezkrtačni AC ali PC sinhroni mototorji.
Algoritmi za nadzor
Številni različni kontrolni algoritmi se uporabljajo za nadzor motorjev BLDC. Običajno se napajalni tranzistorji uporabljajo kot linearni regulatorji za nadzor napetosti motorja. Ta pristop ni praktičen pri vožnji motorjev z visoko močjo. Motorji z visoko močjo morajo biti nadzorovani PWM in potrebujejo mikrokontroler, da zagotavljajo začetne in nadzorne funkcije.
Algoritem za nadzor mora zagotoviti naslednje tri funkcije:
PWM napetost za nadzor hitrosti motorja
Mehanizem za odpravljanje in odpravljanje motorja
Metode za napovedovanje položaja rotorja z uporabo povratne elektromotivne sile ali dvoranskih senzorjev
Modulacija impulzne širine se uporablja samo za nanašanje spremenljive napetosti na navitja motorja. Učinkovita napetost je sorazmerna z delovnim ciklom PWM. Ko dobimo ustrezno usmernikovalno komutacijo, so značilnosti hitrosti navora BLDC enake kot v nižjem DC motorja. Spremenljiva napetost se lahko uporabi za nadzor hitrosti in spremenljivka navor motorja.
Komutacija električnega tranzistorja uresničuje pravilno navijanje v statorju, da ustvari optimalni navor glede na položaj rotorja. V motorju BLDC mora MCU poznati položaj rotorja in biti sposoben uskladiti usmernik ob pravem času.
Trapezoidni usmernik za motorje BLDC
Ena najpreprostejših metod za motorje BLDC je uporaba tako imenovane komutacije trapeznega usmernika.
Poenostavljen okvir za krmilnike lestev za motorje BLDC
V tej shemi je treba tok vsakič nadzorovati s par motoričnih terminalov, medtem ko je tretji motorični terminal vedno elektronsko odklopljen od napajanja.
Tri naprave Hall, vgrajene v velik motor, se uporabljajo za zagotavljanje digitalnih signalov, ki merijo položaj rotorja v sektorju 60- in zagotavljajo te podatke na krmilniku motorja. Ker je trenutni pretok na dveh navitih naenkrat enak in nič na tretjem, ta metoda ustvari trenutni vesoljski vektor s samo eno od šestih smeri skupne. Ko je motor usmerjen, se tok na motoričnih sponkah električno preklopi (popravljena komutacija), ko je na 60 stopinj vrtenja, tako da je trenutni vesoljski vektor vedno pri najbližjih 30 stopinjah faznega premika 90 stopinj.
Trapezoidni nadzor: pogonski valovni obliki in navor pri popravljanju
Trenutna valovna oblika v vsakem navijanju je torej trapez, začenši z ničlo in gre na pozitiven tok, nato pa na nič in nato do negativnega toka.
To ustvari trenutni vesoljski vektor, ki se bo približal uravnoteženemu vrtenju, ko se bo z vrtenjem rotorja povečal v 6 različnih smereh.
Pri motornih aplikacijah, kot sta klimatska naprava in zmrzovanje, uporaba senzorjev dvorane ni stalnica. Za doseganje enakih rezultatov se lahko uporabijo povratni potencialni senzorji, ki jih povzročajo nepovezane navijanja.
Takšni trapezoidni pogonski sistemi so zelo pogosti zaradi preprostosti svojih kontrolnih vezij, vendar trpijo zaradi težav z navorom med popravljanjem.
Sinusoidna popravljena komutacija za motorje BDLC
Trapezoidna komutacija usmernika ne zadostuje za uravnoteženo in natančno krmiljenje motorja brez krtače. To je predvsem posledica dejstva, da je navor, ki nastane v trifaznem brezkrtačnem motorju (s sinusoidno valovno zaščitno elektromocijsko silo), opredeljen z naslednjo enačbo:
Navor gredi=kt [irsin (o) + issin (o +120) + ITIN (o +240)]
Kje:
o je električni kot vrteče se gred
KT je konstanta navora motorja
Ir, je in to so fazni tokovi
Če so fazni tokovi sinusoidni: ir {0}}} i 0 Sino; Je=i 0 sin (+120 o); It=i0sin (+240 o)
bo pridobljeno:
Navor gredi {{0}}}. 5i0*kt (konstanta neodvisna od kota gredi)
Sinusoidno odpravljeni kozanjeni krmilnik motorja brez krtače si prizadeva za vožnjo treh navitij motorjev, katerih tri tokovi se med vrtenjem motorja nemoteno in sinusno razlikujejo. Pridružene faze teh tokov so izbrane tako, da bodo proizvajale gladke vesoljske vektorje toka rotorja v smeri pravokotne do rotorja z invariance. To odpravlja valovanje navora in krmiljenje impulzov, povezanih s severno krmiljenjem.
Za ustvarjanje gladke sinusoidne modulacije motorja, ko se motor vrti, je potrebna natančna meritev položaja rotorja. Hall naprave zagotavljajo le grob izračun položaja rotorja, kar v ta namen ne zadostuje. Zaradi tega so potrebne kotne povratne informacije iz dajalnika ali podobne naprave.
Poenostavljen blok diagram krmilnika BLDC Motor Sine valov
Ker je treba tokovni tokovi kombinirati, da se proizvedejo gladek konstantni vektor toka rotorja, in ker je vsaka od navitij statorja nameščena pod kotom 120 stopinj narazen, morajo biti tokovi v vsaki žični banki sinusoidni in imajo fazni premik 120 stopinje. Podatki o položaju iz dajalnika se uporabljajo za sintezo dveh sinusnih valov s faznim premikom 120 stopinj med obema. Te signale se nato pomnožijo z ukazom navora, tako da je amplituda sinusnega vala sorazmerna z zahtevanim navorom. Kot rezultat, sta dva ukaza sinusoidnih tokov pravilno postopna, s čimer ustvarita vrtljivi vektor prostora statorja v ortogonalni smeri.
Sinusoidni tok ukazov signali oddajajo par PI krmilnikov, ki modulirajo tok v obeh ustreznih navitih motorja. Tok v tretjem navijanju rotorja je negativna vsota nadzorovanih navijalnih tokov in ga zato ni mogoče nadzorovati ločeno. Izhod vsakega krmilnika PI se pošlje v modulator PWM in nato na izhodni most in dva motorja. Napetost, uporabljena na tretjem motoričnem terminalu, izhaja iz negativne vsote signalov, uporabljenih na prvih dveh navilih, ki se ustrezno uporabljajo za tri sinusoidne napetosti, razmaknjene 120 stopinj narazen.
Kot rezultat, dejanski izhodni tok valovna oblika natančno sledi ukaznemu signalu sinusoidnega toka, dobljeni vektor toka se gladko vrti, da se kvantitativno stabilizira in usmeri v želeno smer.
Rezultat krmiljenja sinusoidnih usmernikov stabiliziranega nadzora ni mogoče doseči s trapezoidnim usmernikom na splošno. Vendar pa se bo zaradi visoke učinkovitosti pri nizkih hitrostih motorja ločil z visokimi hitrostmi motorja. To je posledica dejstva, da morajo trenutni krmilniki povratnikov, ko se povečuje hitrost, slediti sinusoidnemu signalu naraščajoče frekvence. Hkrati morajo premagati protiutežno elektromotivno silo motorja, ki se poveča amplitudo in frekvenco, ko se hitrost povečuje.
Ker imajo PI krmilniki končni odziv na dobiček in frekvenco, bodo motnje časovne invariantne v trenutni kontrolni zanki povzročile fazno zaostajanje in povečale napake v motornem toku, ki se povečajo z večjo hitrostjo. To bo motilo smer trenutnega vesoljskega vektorja glede na rotor, kar bo povzročilo premik iz smeri kvadrature.
Ko se to zgodi, lahko manj navor ustvari določena količina toka, zato je za vzdrževanje navora potrebno več toka. Učinkovitost se zmanjšuje.
To zmanjšanje se bo nadaljevalo s povečanjem hitrosti. V nekem trenutku fazni premik toka presega 90 stopinj. Ko se to zgodi, se navor zmanjša na nič. S kombinacijo sinusoidne hitrosti na tej točki zgoraj povzroči negativen navor in ga zato ni mogoče uresničiti.
2.AC motorični algoritmi
Skalarni nadzor
Scalar Control (ali V/Hz Control) je preprost način nadzora hitrosti ukaznega motorja
Model stacionarnega stanja ukaznega motorja se uporablja predvsem za pridobivanje tehnologije, zato prehodna zmogljivost ni mogoča. Sistem nima trenutne zanke. Za nadzor motorja se trifazni napajanje spreminja le po amplitudi in frekvenci.
Krmiljenje vektorja ali magnetno usmerjenost
Navor v motorju se razlikuje kot funkcija magnetnih polj in vrhov rotorja, ko sta obe polji pravokotni drug na drugega. Pri skalalnem nadzoru se kot med obema magnetnima poljima močno razlikuje.
Vektorski nadzor uspe ponovno ustvariti pravokotnost v AC Motors. Za nadzor navora vsak ustvari tok iz ustvarjenega magnetnega toka, da doseže odzivnost enosmernega stroja.
Vektorski nadzor motorja z ukazom AC je podoben nadzoru ločeno vzbujenega DC motorja. V DC motorju je energija magnetnega polja φ F, ki jo ustvari vzbujevalni tok, če je ortogonalen do armaturnega toka φa, ki ga ustvari armaturni tok IA. Ta magnetna polja se ločijo in stabilizirajo glede na drug drugega. Kot rezultat, ko armaturni tok nadzoruje za nadzor navora, energija magnetnega polja ostane ne vpliva in uresničen hitrejši prehodni odziv.
Terensko usmerjeno krmiljenje (FOC) trifaznega izmeničnega motorja je sestavljeno iz posnemanja delovanja DC motorja. Vse nadzorovane spremenljivke se matematično spremenijo v DC namesto AC. Njen ciljni neodvisni kontrolni navor in tok.
Obstajata dve metodi polno usmerjenega nadzora (FOC):
Direct FOC: Smer kota toka rotorja se izračuna neposredno s opazovalcem toka.
Posredni foc: Smer kota toka rotorja dobimo posredno z oceno ali merjenjem hitrosti rotorja in zdrs.
Vektorski nadzor zahteva znanje o položaju rotorja toka in ga je mogoče izračunati z naprednimi algoritmi z uporabo poznavanja končnih tokov in napetosti (z dinamičnim modelom izmeničnega indukcijskega motorja). Vendar pa je z vidika izvajanja ključna potreba po računskih virih.
Za izvajanje algoritmov vektorskega nadzora se lahko uporabijo različni pristopi. Tehnike napajanja, ocene modela in prilagodljive kontrolne tehnike se lahko uporabijo za izboljšanje odziva in stabilnosti.
Vektorski nadzor izmeničnih motorjev: poglobljen videz
V središču algoritma vektorskega nadzora sta dve pomembni pretvorbi: pretvorba Clark, pretvorba parka in njihova obratna. Uporaba prehodov Clark in Park omogoča nadzor toka rotorja v območje rotorja. To omogoča, da sistem za krmiljenje rotorja določi napetost, ki jo je treba dostaviti rotorju, da se maksimira navor pod dinamično spreminjajočimi se obremenitvami.
Pretvorba Clark: Matematična pretvorba Clark spreminja trifazni sistem v dvokoordinatni sistem:
Kjer sta IA in IB sestavni deli ortogonalnega datuma in je IO nepomembna homoplanarna komponenta
Trifazni tok rotorja v primerjavi z vrtečim se referenčnim sistemom
Pretvorba parka: Pretvorba matematike parka pretvori dvosmerni statični sistem v vektor vrtljivega sistema.
Dvofazni prikaz okvirja se izračuna s pretvorbo Clarke in nato napaja v vektorski rotacijski modul, kjer vrti kot θ, da se ujema z d, Q okvirji, pritrjeni na energijo rotorja. Pretvorba kota θ se realizira v skladu z zgornjo enačbo.
Osnovna struktura magnetnega polja, usmerjenega v vektorsko krmiljenje izmeničnega motorja
Clarke Transform uporablja trifazne tokove IA, IB in IC za izračun dvofaznih ortogonalnih tokov osi ISD in ISQ. Ta dva toka v fazah statorja s fiksnim koordinatom se spremenita v ISD in ISQ, ki postaneta elementi v parku Transform D, q. To se naredi z modelom motornega toka za izračun energije rotorja v okvirjih D, Q. Tokovi ISD, ISQ in trenutni kot toka θ, izračunani iz modela motorja toka, se uporabljajo za izračun električnega navora izmeničnega indukcijskega motorja.
Osnove vektorskih nadzorovanih izmeničnih motorjev
Te izpeljane vrednosti primerjamo z referenčnimi vrednostmi in jih posodabljajo krmilnik PI.
Ena od prednosti motorja na osnovi vektorja je, da lahko isto načelo uporabljamo za izbiro ustreznega matematičnega modela za nadzor vsake vrste AC, PM-AC ali BLDC motorja.
Vektorski nadzor motorjev BLDC
BLDC motorji so glavna izbira za terensko usmerjeno vektorsko krmiljenje. Brezkrtačni motorji z FOC lahko dosežejo večjo učinkovitost, do 95%in so tudi zelo učinkoviti pri velikih hitrostih.
3. Algoritem za krmiljenje motorja
Sledi shema krmiljenja motorja:
Krmiljenje motorja STEPPER običajno uporablja dvosmerni pogonski tok, stopnja motorja pa se realizira s preklopom navitij v zaporedju. Običajno obstajajo 3 pogonske sekvence za tovrstni korak motorja:
1. Enofazni polni pogon:
V tem načinu se njegova navitja napajajo v naslednjem vrstnem redu, AB/CD/BA/DC (BA kaže, da se energija navitja AB izvaja v nasprotni smeri). To zaporedje je znano kot enofazni način izstopanja ali način valovnega pogona. Kadar koli se napaja samo ena faza.
2. 2- fazni pogon v celotnem koraku:
V tem načinu sta obe fazi napolnjeni skupaj, tako da je rotor vedno med dvema poljama. Ta način je znan kot dvofazni polni korak, ta način pa je normalno zaporedje vožnje za dvoposteljne motorje, ki lahko oddajajo največji navor.
3. Nalivni način koraka:
Ta način združuje enofazno stopnišče in dvofazni korak v enem vklopu: enofazni vklop, nato dvofazni vklop, nato enofazno vklop ... tako da motor teče na polovico -Sep korak. Ta način je znan kot način pol koraka, kjer se učinkovit kot kota za vsako vzbujanje motorja zmanjša za polovico, njegov izhodni navor pa je nižji.
Vsi 3 od teh načinov se lahko uporabijo za vrtenje v nasprotni smeri (v nasprotni smeri urinega kazalca), vendar ne, če je vrstni red obrnjen.
Običajno imajo Stepper Motors več polov, da bi zmanjšali kot koraka, vendar število navitij in vrstni red, v katerem se vozijo, ostane enako.
4 algoritmi za nadzor nad DC splošne namene
Nadzor hitrosti motorjev s splošnim namenom, zlasti tistih, ki uporabljajo 2 vezja:
1, nadzor faznega kota
2, PWM Chopper Control
Nadzor faznega kota
Krmiljenje faznega kota je najpreprostejša metoda splošnega nadzora motorične hitrosti. Skozi spremembo kota loka triaka za nadzor hitrosti. Nadzor faznega kota je zelo ekonomična rešitev, vendar učinkovitost ni previsoka, enostavna elektromagnetna motnja (EMI).
Nadzor faznega kota za motorje splošnega namena
Zgornja shema prikazuje mehanizem krmiljenja faznega kota, tipično uporabo triakalnega nadzora hitrosti. Pohodni fazni premik impulzov triaka povzroči učinkovite napetosti, kar ima za posledico različne hitrosti motorja, za določitev pa se uporablja prekomerno nič crossover vezje Časovni sklic, da odložite impulze vrat.
PWM Chopper Control
PWM Control je, naprednejša rešitev za splošni nadzor motorične hitrosti. V tej raztopini se napajalni mofset ali IGBT vklopi visoko frekvenčno odpravljeno napetost izmenične črte, kar posledično ustvari časovno spreminjajočo se napetost za motor.
PWM Chopper Control za motorje za splošne namene
Preklopno frekvenčno območje je običajno 10-20 khz za odpravo hrupa. Ta metoda nadzora za motorje s splošnim namenom povzroči boljši nadzor trenutka in boljše zmogljivosti EMI in s tem večjo učinkovitost.