Nedavno je vidio da neki prijatelji igraju razne motore, za motor je važan za kontrolu, kontrola je stabilna, precizna, brza je cilj softverskih inženjera kontrolnog algoritma, prije svega, možete igrati neke zrele kontrole Algoritmi za doživljaj, pa evo zbirke ovog dijela sadržaja za dijeljenje s vama.
1.bldc algoritam kontrole motora
Motori bez četkica su samoputacijski tip (prebacivanje sa samopoštovanjem) i stoga su složeniji za kontrolu.
BLDC kontrola motora zahtijeva znanje o položaju rotora i mehanizmu pomoću kojeg motor prolazi u upravljanju ispravljanjem. Za kontrolu brzine zatvorene petlje postoje dva dodatna zahtjeva, tj. Mjerenja za brzinu / ili struju motora i PWM signale za kontrolu energije motora.
BLDC motori mogu imati ni jedno usklađene ili središnje PWM signale, ovisno o zahtjevima aplikacije. Većina aplikacija zahtijeva samo operaciju promjene brzine i koristit će 6 zasebnih bočnih usklađenih PWM signala. To pruža najveću rezoluciju. Ako aplikacija zahtijeva pozicioniranje poslužitelja, kočenje energije ili preokret za napajanje, preporučuju se dodatni PWM signali usklađeni sa središtem.
Da biste osjetili položaj rotora, BLDC motori koriste senzore za Hall Effect za pružanje apsolutnog senzora položaja. To rezultira upotrebom više žica i većih troškova. BLDC kontrola bez senzora eliminira potrebu za senzorima sala i umjesto toga koristi motoričku elektromotudnu silu (elektromotornu silu) za predviđanje položaja rotora. Kontrola bez senzora kritična je za rezimenske aplikacije s niskim troškovima poput navijača i pumpi. Kontrola bez senzora također je potrebna za hladnjak i kompresore klima uređaja kada se koriste BLDC motori.
Vrijeme umetanja i dopuna bez opterećenja
Većina BLDC motora ne zahtijeva komplementarnu PWM, umetnutosti bez opterećenja ili nadoknadu vremena bez opterećenja. Jedine BLDC aplikacije koje mogu zahtijevati ove karakteristike su BLDC servo motori visokog performansi, sinusni val uzbuđeni BLDC motori, AC ili PC sinhroni motori bez četkica.
Kontrolni algoritmi
Mnogi različiti algoritmi kontrole koriste se za pružanje kontrole BLDC motora. Protekli tranzistori se obično koriste kao linearni regulatori za kontrolu napona motora. Ovaj pristup nije praktičan prilikom vožnje visokoj elektroenerget motora. Motori velike snage moraju biti kontrolirani PWM i zahtijevaju mikrokontroler za pružanje pokretnih i upravljačkih funkcija.
Kontrolni algoritam mora osigurati sljedeća tri funkcije:
PWM napon za kontrolu brzine motora
Mehanizam za ispravljanje i prevoz motora
Metode za predviđanje položaja rotora pomoću obrnuto elektromotorne sile ili senzora sa hodnikom
Modulacija širine impulsa koristi se samo za primjenu varijabilnog napona na namota motora. Efektivni napon je proporcionalan PWM radnom ciklusu. Kada se pribavi pravilna izmjena ispravljača, karakteristike zakretnog momenta BLDC-a su iste kao i sa nižim DC motorom. Promjenjivi napon može se koristiti za kontrolu brzine i promjenjivog momenta motora.
Komutacija tranzistora napajanja realizira pravilan namot u statoru kako bi se generirao optimalan obrtni moment prema položaju rotora. U BLDC motoru MCU mora znati položaj rotora i biti u stanju da putuju ispravljač u pravo vrijeme.
Trapezoidni ispravljač za izmjenu za BLDC motore
Jedna od najjednostavnijih metoda za BLDC motore je korištenje takozvanog komutacije iz trapezoidnog ispravljača.
Pojednostavljeni okvir za merdevrsne kontrolere za BLDC motore
U toj šemi, struja će se svaki put kontrolirati par motornih terminala, dok je treći motorni terminal uvijek elektronički isključen iz napajanja.
Tri dvorane uređaje ugrađeni u veliki motor koriste se za pružanje digitalnih signala koji mjere položaj rotora u sektoru {{{0} diplomski studij i pružaju ove informacije na kontroleru motora. Budući da je trenutni protok jednak na dva namotaja, a nula na trećem, ova metoda proizvodi trenutni vektor prostora sa samo jednim od šest smjerova zajednički. Kako se motor upravlja, struja na motornim priključcima je električno prebačena (ispravljena komutacija) jednom na 60 stepeni rotacije, tako da je trenutni vektor prostora uvijek na najbližih 30 stepeni od 90 stupnjeva pomak od 90 stupnjeva.
Trapezoidna kontrola: Vožnja važnim oblikom i obrtni moment na ispravljanju
Trenutni valni oblik u svakom navijanju je stoga trapezoidni, počevši od nule i odlaskom na pozitivnu struju, a zatim na nulu, a zatim u negativna struja.
Ovo proizvodi trenutni vektor prostora koji će pristupiti uravnoteženoj rotaciji jer se pojavljuje u 6 različitih smjerova s rotacijom rotora.
U motornim aplikacijama poput klima uređaja i smrzavanja, upotreba senzora sala nije konstantna. Obrnuti potencijalni senzori izazvani u neuvjetnim namotama mogu se koristiti za postizanje istih rezultata.
Takvi su sustavi trapezoidnih pogona vrlo česti zbog jednostavnosti svojih kontrolnih krugova, ali oni pate od problema sa ispuhama obrtnog momenta tokom ispravljanja.
Sinusoidna ispravljena komutacija za BDLC motore
Trapezoidni ispravljač Komutacija nije dovoljan da bi se osigurala uravnotežena i precizna kontrola motora bez četkica. To je uglavnom zbog činjenice da je obrtni moment generiran u trofaznom motoru bez četkica (sa sinusoidnim talasnim kontram elektromotivnoj sili) definiran sljedećom jednadžbom:
Moment osovine=kt [IRSIN (O) + ISSIN (O {2}}) + ithin (o {4}})]]
Gde:
o je električni ugao rotirajuće osovine
KT je konstanta obrtnog motora motora
IR, jeste i to su fazne struje
Ako su fazne struje sinusoidni: IR {{0}} Ja 0 Sino; Je=ja 0 grijeh (+120 O); To=i0sin (+240 O)
će se dobiti:
Moment osovine {{0}} 5i0 * kt (stalna neovisna od ugla osovine)
Sinusoidno ispravljen puženi puženi rezidentni kontroler bez četkica nastoji pogoršati tri motorna namotaja čija se tri struje nesmetano variraju i sinusoidno dok se motor rotira. Odabrane su povezane faze ovih struja tako da će proizvoditi glatki svemirski vektori struje rotora u pravcima ortogonalnim za rotor s invarijacijom. Ovo eliminira vatreni moment i upravljač impulsa povezanih sa sjevernim upravljanjem.
Da bi se stvorila glatka sinusoidna modulacija struje motora dok se motor rotira, potrebno je precizno mjerenje položaja rotora. Hall uređaji pružaju samo grubi izračun položaja rotora, što nije dovoljno za tu svrhu. Iz tog razloga potrebne su kutne povratne informacije od kodera ili sličnog uređaja.
Pojednostavljeni blok dijagram BLDC motornog rezistera za sinus
Budući da se namotavajuće struje moraju kombinirati za izradu glatkog vektora trenutnog rotora, a jer je svaki namotaj statora postavljen pod uglom od 120 stepeni, struje u svakoj žičanoj banci moraju biti sinusoidno i imati fazni pomak od 120 Stepeni. Podaci o poziciji iz kodera koriste se za sintetizaciju dva sinusna vala s faznim pomicanjem od 120 stepeni između njih dvoje. Ti se ta signali pomnoženi s naredbom obrtnog momenta tako da je amplituda sinusnog vala proporcionalna potrebnom momentu. Kao rezultat toga, dvije su sinusoidne trenutne naredbe pravilno ukinute, čime se stvara tako da se vektor ortogonalnog smjera u ortogonalnom smjeru.
Sinusoidna trenutna naredba signali izlaze par PI kontrolera koji moduliraju struju u dva odgovarajuća namotaja motora. Struja u trećem namotu rotora je negativan zbroj kontroliranih struja za navijanje i zbog toga se ne može kontrolirati odvojeno. Izlaz svakog PI kontrolera šalje se u PWM modulator, a zatim na izlazni most i dva terminala motora. Napon koji se primjenjuje na treći motorni terminal izveden je iz negativnog zbroja signala koji se primjenjuju na prva dva namota, na odgovarajući način korištena za tri sinusoidna napona razmaknula su 120 stepeni, respektivno.
Kao rezultat toga, stvarni izlazni valni oblik tačno prati sinusoidni trenutni naredbeni signal, a rezultirajući trenutni vektor prostora zakreta se glatko da bi se kvantitativno stabilizirao i orijentiran u željenom smjeru.
Sinusoidni ispravljač koji se izvodi usmjeravanje stabilizirane kontrole ne može se postići trapezoidnim upravljanjem ispravljačem općenito. Međutim, zbog visoke efikasnosti pri malim brzinama motora, odvojit će se pri visokim brzinama motora. To je zbog činjenice da se kako se brzina povećava, trenutni kontroleri povratka moraju pratiti sinusoidni signal povećanja frekvencije. Istovremeno moraju prevladati kontra elektromotornu silu motora koji se povećavaju u amplitudi i frekvenciji, jer se brzina povećava.
Budući da PI kontroleri imaju konačnu pojavu i frekvencijski odziv, vremenske invarijantne poremećaje na trenutnu kontrolnu petlju uzrokovat će faznu zaostajanje i steći pogreške u struji motora koji se povećavaju s većom brzinom. Ovo će ometati smjer trenutnog vektora prostora u odnosu na rotor, na taj način uzrokuje pomak iz kvadratnog smjera.
Kada se to dogodi, manje obrtnog momenta može se proizvesti određenom količinom struje, pa je potrebna trenutna za održavanje momenta. Učinkovitost se smanjuje.
Ovo smanjenje će se nastaviti kao povećava brzina. U nekom trenutku, fazni premještanje struje prelazi 90 stepeni. Kad se to dogodi, obrtni moment je smanjen na nulu. Kroz kombinaciju sinusoidnog, brzina na ovom trenutku gore rezultira negativnim momentom i zato se ne može realizirati.
2.AC algoritmi motora
Skalarna kontrola
Skalarna kontrola (ili v / hz kontrola) je jednostavna metoda kontrole brzine komandnog motora
Model stabilnog stanja motora se uglavnom koristi za dobivanje tehnologije, tako da prolazne performanse nisu moguće. Sistem nema trenutnu petlju. Za kontrolu motora, trofazno napajanje varira samo u amplitudi i frekvenciji.
Kontrola vektora ili magnetske polje Kontrola orijentacije
Moment u motoru varira se kao funkcija magnetskog polja statora i rotora i vrhovi kada su dva polja ortogonalna jedna na drugu. U skalirnoj kontroli ugao između dva magnetna polja značajno varira.
Vektorska kontrola uspijeva stvoriti ortogonalnost u AC motorima. Da bi se kontrolirao obrtni moment, svaki generira struju iz generiranog magnetnog toka kako bi se postigla reakcija dc mašine.
Vektorska kontrola motora naizmeničnom AC-u slična je kontroli odvojenog uzbuđenog DC motora. U istosmjernom motoru, energija magnetske polje φ f generirana pobudinom strujom ako je ortogonalni za armaturni tok φa generiran od strane armature. Ova magnetska polja su deklarirana i stabilizirana s obzirom na jedni druge. Kao rezultat toga, kada se struja armature kontrolira za kontrolu zakretnog momenta, energija magnetskog polja ostaje netaknuta i realizira se brži prolazni odgovor.
Kontrola orijentirana na terenu (fokul) trofaznog izmjeničnog motora sastoji se od oponašanja rada DC motora. Sve kontrolirane varijable matematički se transformišu u DC umjesto AC. Njegov ciljni neovisni kontrolni obrtni moment i fluks.
Postoje dvije metode kontrole orijentirane na teren (FOC):
Direktni foc: smjer ugao fluksa rotora izračunava se direktno promatračem fluksa.
Indirektni FOC: Smjer ugao fluksa rotora dobiva se indirektno procjenom ili mjerenje brzine rotora i klizanja.
Vektorska kontrola zahtijeva znanje o položaju rotorskog fluksa i može se izračunati naprednim algoritmima koristeći znanje o terminalnim strujama i naponima (koristeći dinamični model indukcijskog motora). Međutim, sa stanovišta za implementaciju, potreba za računskim resursima je presudna.
Različiti pristupi mogu se koristiti za implementaciju algoritama vektorske kontrole. Tehnike feedforba, procjena modela i tehnike prilagodljive kontrole mogu se koristiti za poboljšanje odgovora i stabilnosti.
Vektorska kontrola AC motora: detaljna izgled
U središtu vektorske kontrole algoritam su dvije važne pretvorbe: Clark konverzija, pretvorbu parka i njihov obrnuto. Upotreba Clarka i prelaza parka omogućava kontrolu struje rotora u područje rotora. To omogućava upravljački sistem za rotor da odredi napon koji treba dostaviti rotoru kako bi se maksimizirao obrtni moment pod dinamički različitim opterećenjima.
Clark konverzija: Clark Matematička konverzija modificira trofazni sustav u dvokorektni sustav:
gde su IA i IB komponente ortogonalnog datuma i IO je nevažna homoplanarna komponenta
Trofazni strujni rotor nasuprot rotirajućim referentnim sistemom
Pretvaranje parka: Park Math Converzija pretvara dvosmjerni statički sustav u vektor rotirajućeg sustava.
Dvofazna reprezentacija izračunava se Clarke Transformation, a zatim se nahrani na vektorski modul za rotaciju gdje rotira kut θ za podudaranje D, Q Okviri pričvršćenih na energiju rotora. Konverzija ugla θ realizirana je prema gornjoj jednadžbi.
Osnovna struktura vektorske kontrole magnetskog polja naizmeničnoj mreži
Clarke Transformacija koristi trofaznu struju IA, IB i IC za izračunavanje dvofaznih ortogonalnih osovinskih struja ISD i ISQ. Ove dvije struje u fazama fiksne koordinate transformiraju se u ISD i ISQ, što postalo elementi u parku Transform D, Q. To se vrši pomoću modela motornog fluksa za izračunavanje energije rotora u D, Q okvirima. Struje ISD, ISQ i trenutni ugao toka θ izračunati iz motornog fluksa modela koriste se za izračunavanje električnog momenta za indukcijsku motor.
Osnove vektorskih upravljanih AC motora
Ove izvedene vrijednosti uspoređuju se sa referentnim vrijednostima i ažuriraju PI kontroler.
Jedna od svojstvenih prednosti kontrole motora zasnovanu na vektoriju je da se isti princip može koristiti za odabir odgovarajućeg matematičkog modela za kontrolu svake vrste AC, PM-AC ili BLDC motora.
Vektorska kontrola BLDC motora
BLDC motori su glavni izbor za vektorsku kontrolu orijentiranu na teren. Motori bez četkica sa FOC-om mogu postići veću efikasnost, do 95%, a također su vrlo efikasni pri velikim brzinama.
3. algoritam upravljanja motorom
Slijedi Stepper Stepper-a za kontrolu motora:
Kontrola motora stepper obično koristi dvosmjerno struju pogona, a njegov motorički odstupanje realizira se prebacivanjem namota u nizu. Obično postoje 3 sekvence vožnje za ovaj vrstu stepper motora:
1. Jednofazni puni stepper pogon:
U ovom režimu, njegovi namoti se napajaju u sljedećem redoslijedu, AB / CD / BA / DC (BA označava da se energija namotavanja AB provodi u suprotnom smjeru). Ovaj slijed poznat je kao jednofazni režim svega koraka ili režim valnog pogona. U bilo kojem trenutku, samo jedna faza se napaja.
2. {1}} Fazni pogon sa punim stepenom:
U ovom se režimu obje faze energiraju zajedno, tako da je rotor uvijek između dva pola. Ovaj režim je poznat kao dvofazni puni odstupanje, a ovaj režim je normalan niz vožnje za dvopop motore koji mogu izvući maksimalni obrtni moment.
3. Način pola koraka:
Ovaj mod kombinira jednofazni odstupanje i dvofazni odlazak u jednoj uključivanju: jednofazni uključivanje, zatim dvofazni uključivanje, a zatim jednofazni uključivanje ..., pa se motor radi na pola -Stepni koraci. Ovaj je režim poznat kao naziv pola koraka, gdje se efektivni korak koraka za svaki pobud motora smanjuje za pola, a njen izlazni moment je niži.
Svih 3 ovih načina mogu se koristiti za rotiranje u suprotnom smjeru (u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), ali ne ako je narudžba obrnuta.
Obično, stepper motori imaju više stupova kako bi se smanjili ugao koraka, međutim, broj namotaja i narudžbu u kojem su vođeni ostaju isti.
4 algoritmi kontrolnog nadzora opće namjene
Kontrola brzine motora opće namjene, posebno onih koji koriste 2 kruga:
1, fazna kontrola ugla
2, PWM kontrola helikoptera
Fazno upravljanje ugao
Faza kontrola ugla je najjednostavnija metoda kontrole brzine opće namjene. Kroz lučni kut TRIAC toans promijenite za kontrolu brzine. Kontrola faznog ugla je vrlo ekonomično rješenje, međutim, efikasnost nije previsoka, jednostavna elektromagnetska smetnja (EMI).
FAZA Ugašavanja za motore opće namjene
Navedena šema pokazuje mehanizam kontrole faznog kuta, tipična primjena kontrole brzine triac-a. Odnosna fazna promjena brze vage vrpce vrši efikasne napone, što rezultira različitim motoričkim brzinama, a za uspostavljanje kruga prekomjerne motora koristi se za uspostavljanje preko nuli križanja križanja Referenca vremena za odlaganje impulsa vrata.
PWM kontrola helikoptera
PWM kontrola je naprednije rješenje za kontrolu brzine motora opće namjene. U ovom rješenju, električni MOFSet ili IGBT se okreće na visokom frekvencijskom ispravljenom naponu za ispravljanje izmjeničnih linija, koji zauzvrat stvara variranje napona za motor.
PWM HIPPER kontrola za motore opće namjene
Raspon frekvencije prebacivanja obično je 10-20 KHz da eliminira buku. Ova metoda kontrole za motore opće namjene rezultira boljom trenutnom kontrolom i boljim EMI performansima i, dakle, veću efikasnost.