Dènyèman te wè kèk zanmi ap jwe yon varyete de motè, pou motè a enpòtan nan kontwòl, kontwòl se ki estab, egzat, vit se objektif la ultim nan yon enjenyè lojisyèl algorithm kontwòl, premye nan tout, ou ka jwe kèk nan kontwòl la plis matirite. Algoritm fè eksperyans, se konsa isit la se koleksyon an nan pyès sa a nan kontni yo pataje avèk ou.
1.BLDC algorithm kontwòl motè
Motè bwòs yo se nan kalite la pwòp tèt ou-komite (pwòp tèt ou-direksyon oblije chanje) ak yo Se poutèt sa yo pi konplèks kontwole.
Kontwòl motè BLDC mande pou konesans nan pozisyon an rotor ak mekanis pa ki motè a sibi volan redresman. Pou kontwòl vitès fèmen-bouk, gen de kondisyon adisyonèl, sètadi, mezi pou vitès rotor/oswa motè aktyèl ak siyal PWM kontwole pouvwa a vitès motè.
Motè BLDC ka gen swa bò-aliyen oswa sant-aliyen siyal PWM depann sou kondisyon aplikasyon an. Pifò aplikasyon pou mande sèlman operasyon vitès chanjman epi yo pral itilize 6 separe bò aliyen siyal PWM. Sa a bay rezolisyon ki pi wo a. Si aplikasyon an mande pou pwezante sèvè, enèji frenaj, oswa ranvèse pouvwa a, yo rekòmande siyal yo sant-aliyen siplemantè PWM.
Sans pozisyon rotor, motè BLDC itilize detèktè efè sal yo bay absoli pozisyon kèk. Sa rezilta nan itilize nan plis fil ak pi wo depans yo. Kontwòl sensorless BLDC elimine bezwen pou detèktè sal ak olye sèvi ak kontwa motè a elektwomotiv fòs (fòs elektwomotiv) predi pozisyon rotor. Kontwòl sensorless se kritik pou pri ki ba-aplikasyon pou vitès varyab tankou fanatik ak ponp. Se kontwòl sensorless tou obligatwa pou frijidè ak kompresè èkondisyone lè motè BLDC yo te itilize.
Pa gen okenn-chaj ensèsyon tan ak sipleman
Pifò motè BLDC pa mande pou konplemantè PWM, pa gen okenn-chaj ensèsyon tan, oswa pa gen okenn-chaj konpansasyon tan. Aplikasyon yo sèlman BLDC ki ka mande pou karakteristik sa yo yo se segondè pèfòmans BLDC motè servo, sinis onn eksite motè BLDC, bwòs AC, oswa PC motè synchronous.
Kontwole algoritm
Anpil algoritm kontwòl diferan yo te itilize yo bay kontwòl nan motè BLDC. Tipikman, tranzistò pouvwa yo te itilize kòm regilatè lineyè kontwole vòltaj la motè. Apwòch sa a se pa pratik lè w ap kondwi motè pouvwa segondè. Motè segondè-pouvwa yo dwe PWM kontwole epi mande pou yon mikrokontroleur bay kòmanse ak kontwòl fonksyon.
Algorithm nan kontwòl dwe bay twa fonksyon sa yo:
Yon vòltaj PWM pou kontwole vitès motè a
Yon mekanis pou korije ak commutating motè a
Metòd pou predi pozisyon rotor lè l sèvi avèk ranvèse fòs elektwomotiv oswa detèktè sal
Se batman lajè batman sèlman itilize pou aplike pou yon vòltaj varyab nan likidasyon yo motè. Vòltaj la efikas se pwopòsyonèl ak sik la devwa PWM. Lè yo jwenn bon redresman commutation, karakteristik sa yo koupl-vitès nan yon BLDC yo se menm bagay la kòm sa yo ki nan yon motè DC pi ba yo. Ka vòltaj varyab dwe itilize kontwole vitès la ak koupl varyab nan motè a.
Commutation nan tranzistò a pouvwa reyalize likidasyon an apwopriye nan stator la jenere koupl la pi gwo dapre pozisyon an rotor. Nan yon motè BLDC, MCU a dwe konnen pozisyon rotor la epi yo dwe kapab commutate redresman an nan moman an dwa.
Trapezoidal redresman commutation pou motè BLDC
Youn nan metòd ki pi senp pou motè BLDC se pou itilize sa yo rele trapezoidal redresman commutation la.
Senplifye fondasyon pou contrôleur nechèl pou motè BLDC
Nan sa a schematic, aktyèl la se yo dwe kontwole chak fwa pa yon pè nan tèminal motè, pandan y ap tèminal la motè twazyèm se toujou elektwonikman dekonekte soti nan ekipman pou pouvwa a.
Twa aparèy sal entegre nan motè a gwo yo te itilize bay siyal dijital ki mezire pozisyon nan rotor nan yon 60- sektè degre ak bay enfòmasyon sa a nan kontwolè a motè. Depi koule aktyèl la egal sou de likidasyon nan yon moman ak zewo sou twazyèm lan, metòd sa a pwodui yon vektè espas aktyèl ak sèlman youn nan sis direksyon an komen. Kòm se motè a dirije, se aktyèl la nan tèminal yo motè elektrik chanje (korije commutation) yon fwa pou chak 60 degre nan wotasyon, se konsa vektè a espas aktyèl se toujou nan ki pi pre 30 degre yo nan chanjman nan faz 90 degre.
Trapezoidal kontwòl: kondwi ond ak koupl nan redresman
Fòm aktyèl la nan chak likidasyon se poutèt sa trapezoidal, kòmanse nan zewo ak ale nan aktyèl pozitif ak Lè sa a, a zewo ak Lè sa a, nan aktyèl negatif.
Sa a pwodui yon vektè espas aktyèl ki pral apwoche balanse wotasyon kòm li etap moute nan 6 direksyon diferan ak wotasyon nan rotor la.
Nan aplikasyon pou motè tankou èkondisyone ak glas, itilize nan detèktè Hall se pa yon konstan. Ranvèse detèktè potansyèl pwovoke nan likidasyon ki lye yo ka itilize yo reyalize menm rezilta yo.
Sistèm sa yo kondwi trapezoidal yo trè komen paske nan senplisite la nan sikwi kontwòl yo, men yo soufri soti nan pwoblèm tranch koupl pandan redresman.
Sinusoid korije commutation pou BDLC Motors
Trapezoidal redresman commutation se pa ase yo bay balanse ak egzat bwòs kontwòl motè DC. Sa a se sitou akòz lefèt ke koupl la pwodwi nan yon motè twa-faz bwòs (ak yon sinusoidal vag kontwa fòs elektwomotiv) defini nan ekwasyon sa a:
Koupl arbr=kt [irsin (o) + issin (o +120) + itsin (o +240)]]
Ki kote:
o se ang elektrik arbr wotasyon an
KT se konstan nan koupl nan motè a
Ir, se epi li se kouran yo faz
Si kouran yo faz yo sinusoidal: ir {{0}} mwen 0 Sino; Se=mwen 0 sin (+120 o); Li=i0sin (+240 o)
yo pral jwenn:
Arbr koupl {{0}}. 5i0*kt (yon konstan endepandan de ang arbr)
Yon sinusoidally korije commutated brushless kontwolè motè fè efò kondwi twa likidasyon motè ki gen twa kouran varye fèt san pwoblèm ak sinusoidal kòm motè a wotasyon. Faz ki asosye yo nan kouran sa yo yo chwazi sa yo ke yo pral pwodwi vektè espas lis nan rotor aktyèl nan direksyon ortogonal rotor la ak envaryans. Sa a elimine tranch koupl la ak pulsasyon volan ki asosye ak volan nan nò.
Yo nan lòd yo jenere yon modulasyon lis sinusoid nan aktyèl la motè kòm motè a wotasyon, se yon mezi egzat nan pozisyon an rotor obligatwa. Aparèy Hall sèlman bay yon kalkil ki graj nan pozisyon an rotor, ki se pa ase pou objektif sa a. Pou rezon sa a, se fidbak angilè ki sòti nan yon encoder oswa aparèy menm jan an obligatwa.
Senplifye dyagram blòk nan bldc motè sinis onn kontwolè
Depi kouran yo likidasyon yo dwe konbine yo pwodwi yon lis konstan rotor vektè espas aktyèl, ak depi chak nan likidasyon yo stator se pozisyone nan yon ang 120 degre apa, kouran yo nan chak bank fil yo dwe sinusoid epi yo gen yon chanjman faz nan 120 degre. Yo itilize enfòmasyon sou pozisyon ki soti nan encoder a pou fè sentèz de vag sinis ak yon chanjman faz nan 120 degre ant de la. Siyal sa yo Lè sa a, miltipliye pa lòd la koupl pou ke anplitid nan vag la sinis se pwopòsyonèl ak koupl ki nesesè yo. Kòm yon rezilta, de kòmandman yo sinusoidal aktyèl yo byen pwogresivman, konsa pwodwi yon wotasyon stator vektè espas aktyèl nan direksyon orthogonal la.
Sinusoidal aktyèl la lòd siyal pwodiksyon yon pè nan contrôleur PI ki modile aktyèl la nan de likidasyon yo ki apwopriye motè. Aktyèl la nan twazyèm likidasyon rotor la se sòm negatif nan kouran yo kontwole likidasyon ak Se poutèt sa pa ka kontwole separeman. Se pwodiksyon an nan chak kontwolè PI voye nan yon modulateur PWM ak Lè sa a, nan pon an pwodiksyon ak de tèminal yo motè. Vòltaj la aplike nan twazyèm tèminal motè a sòti nan sòm negatif nan siyal yo aplike nan de premye likidasyon yo, ki apwopriye itilize pou twa tension sinusoid espace 120 degre apa, respektivman.
Kòm yon rezilta, aktyèl pwodiksyon aktyèl ond lan avèk presizyon pistes siyal la lòd sinusoidal aktyèl, ak ki kapab lakòz vektè a espas aktyèl wotasyon san pwoblèm yo dwe kantitativman estabilize ak oryante nan direksyon an vle.
Rezilta volan sinusoid la nan kontwòl estabilize pa kapab reyalize pa trapezoidal redresman volan an jeneral. Sepandan, akòz efikasite segondè li yo nan vitès motè ki ba, li pral separe nan vitès motè segondè. Sa a se akòz lefèt ke kòm vitès la ogmante, contrôleur yo retounen aktyèl yo dwe swiv yon siyal sinusoid nan ogmante frekans. An menm tan an, yo dwe simonte kontwa fòs la elektwomotiv nan motè a ki ogmante nan anplitid ak frekans kòm vitès la ogmante.
Depi contrôleur PI gen benefis fini ak repons frekans, tan-envariant latwoublay nan bouk la kontwòl aktyèl ap lakòz lag faz ak jwenn erè nan aktyèl la motè ki ogmante ak pi wo vitès. Sa a pral entèfere ak direksyon vektè espas aktyèl la ki gen rapò ak rotor la, konsa sa ki lakòz yon deplasman soti nan direksyon an kwadratur.
Lè sa rive, mwens koupl ka pwodwi pa yon sèten kantite aktyèl, se konsa plis aktyèl yo oblije kenbe koupl. Efikasite diminye.
Sa a diminye ap kontinye kòm vitès ogmante. Nan kèk pwen, deplasman faz nan aktyèl la depase 90 degre. Lè sa rive, se koupl la redwi a zewo. Atravè konbinezon an nan sinusoidal, vitès la nan pwen sa a pi wo a rezilta nan yon koupl negatif ak Se poutèt sa pa ka reyalize.
2.AC algoritm motè
Kontwòl eskalè
Kontwòl eskalè (oswa kontwòl V/Hz) se yon metòd senp pou kontwole vitès yon motè lòd
Se modèl la eta fiks nan motè a lòd sitou itilize yo jwenn teknoloji a, se konsa pèfòmans pasajè se pa posib. Sistèm lan pa gen yon bouk aktyèl. Pou kontwole motè a, ekipman pou pouvwa twa-faz la varye sèlman nan anplitid ak frekans.
Kontwòl vektè oswa kontwòl oryantasyon jaden mayetik
Koupl la nan yon motè varye kòm yon fonksyon nan stator la ak jaden mayetik rotor ak tèt lè de jaden yo se orthogonal youn ak lòt. Nan kontwòl eskalè ki baze sou, ang ki genyen ant de jaden yo mayetik varye anpil.
Kontwòl vektè jere yo kreye ortogonalite ankò nan motè AC. Yo nan lòd yo kontwole koupl la, chak jenere yon aktyèl soti nan pwodwi a mayetik pwodwi reyalize reyaksyon an nan yon machin DC.
Kontwòl vektè nan yon motè AC kòmande se menm jan ak kontwòl la nan yon motè separeman eksite DC. Nan yon motè DC, enèji nan jaden mayetik Φ F ki te pwodwi pa aktyèl la eksitasyon si se ortogonal nan flux a zam ΦA ki te pwodwi pa zam aktyèl la IA. Jaden sa yo mayetik yo decoupled ak estabilize ki gen rapò ak youn ak lòt. Kòm yon rezilta, lè se aktyèl la zam kontwole kontwole koupl, enèji nan jaden mayetik rete afekte ak se yon repons pi vit pasajè reyalize.
Field oryante kontwòl (FOC) nan yon motè AC twa-faz konsiste de miman operasyon an nan yon motè DC. Tout varyab kontwole yo matematik transfòme nan DC olye pou yo AC. Sib li yo endepandan kontwòl koupl ak flux.
Gen de metòd nan kontwòl jaden oryante (FOC):
Dirèk FOC: direksyon ang flux rotor la kalkile dirèkteman pa yon obsèvatè flux.
Endirèk FOC: direksyon ang flux rotor la jwenn endirèkteman pa estime oswa mezire vitès la rotor ak glise.
Kontwòl vektè mande pou konesans nan pozisyon an nan flux nan rotor epi yo ka kalkile pa algoritm avanse lè l sèvi avèk konesans nan kouran yo tèminal ak tension (lè l sèvi avèk yon modèl dinamik nan yon motè endiksyon AC). Sepandan, ki soti nan yon pwen aplikasyon de vi, bezwen an pou resous enfòmatik se kritik.
Apwòch diferan ka itilize aplike algoritm kontwòl vektè. Teknik feedforward, estimasyon modèl ak teknik kontwòl adaptasyon ka tout dwe itilize amelyore repons ak estabilite.
Kontwòl vektè nan motè AC: yon gade an pwofondè
Nan kè a nan yon algorithm kontwòl vektè yo se de konvèsyon enpòtan: konvèsyon an Clark, konvèsyon an pak ak envès yo. Itilize tranzisyon Clark ak Park yo pèmèt kontwòl aktyèl rotor nan zòn rotor la. Sa a pèmèt yon sistèm kontwòl rotor detèmine vòltaj la ki ta dwe apwovizyone rotor la yo nan lòd yo maksimize koupl la anba dinamik varye charj.
Konvèsyon Clark: konvèsyon matematik Clark la modifye yon sistèm twa faz nan yon sistèm de-kowòdone:
Ki kote IA ak IB yo se eleman nan referans orthogonal la ak IO se eleman nan homoplanar endiferan
Twa-faz rotor aktyèl kont sistèm referans wotasyon
Park Konvèsyon: Park Matematik Konvèsyon konvèti yon bi-direksyon sistèm estatik nan yon vektè sistèm wotasyon.
Se de-faz, reprezantasyon an ankadreman calculée pa transfòmasyon Clarke ak Lè sa a, manje nan modil la wotasyon vektè kote li wotasyon ang lan θ matche ak D, ankadreman yo Q tache ak enèji nan rotor. Se konvèsyon an nan ang θ reyalize dapre ekwasyon ki anwo a.
Estrikti debaz nan mayetik jaden oryante kontwòl vektè nan motè AC
Clarke a transfòme sèvi ak twa-faz kouran yo IA, IB, ak IC kalkile de-faz orthogonal stator-aks yo ISD ak ISQ. De kouran sa yo nan faz yo stator fiks-kowòdone yo transfòme nan ISD ak ISQ, ki vin eleman nan pak la transfòme D, q. Sa a se fè lè l sèvi avèk modèl la flux motè kalkile enèji nan rotor nan D, Q ankadreman yo. Kouran yo ISD, ISQ ak ang lan Enstantane Flux θ kalkile soti nan modèl la flux motè yo te itilize yo kalkile koupl elektrik la nan motè a endiksyon AC.
Fondamantal nan vektè kontwole motè AC
Valè sa yo sòti yo konpare ak valè referans yo ak mete ajou pa kontwolè a PI.
Youn nan avantaj ki genyen nan nannan nan vektè ki baze sou kontwòl motè se ke ka prensip la menm dwe itilize yo chwazi ki apwopriye modèl la matematik kontwole chak kalite AC, PM-AC oswa motè BLDC.
Kontwòl vektè nan motè BLDC
Motè BLDC yo se chwa prensipal la pou kontwòl vektè jaden oryante. Motè bwòs ak FOC ka reyalize pi wo efikasite, jiska 95%, epi yo tou trè efikas nan vitès ki wo.
3.Stepper motè kontwòl algorithm
Sa ki anba la a se kontwòl motè a stepper schematic:
Kontwòl motè Stepper anjeneral itilize aktyèl bi-direksyon kondwi, epi li se motè li kite reyalize pa oblije chanje likidasyon yo nan sekans. Anjeneral gen 3 sekans kondwi pou sa a kalite motè stepper:
1. Single-faz konplè Stepper kondwi:
Nan mòd sa a, likidasyon li yo kouran nan lòd sa a, AB/CD/BA/DC (BA endike ke enèji nan likidasyon AB se te pote soti nan direksyon opoze a). Sa a se sekans li te ye tankou yon sèl-faz tout-kite mòd, oswa mòd kondwi vag. Nan nenpòt ki lè yon sèl, se yon sèl faz kouran ladan yo.
2. 2- Faz Full-Step Drive:
Nan mòd sa a, tou de faz yo kouran ansanm, se konsa ke rotor a se toujou ant de poto. Sa a se mòd li te ye tankou de-faz plen-kite, ak mòd sa a se sekans lan kondwi nòmal pou de-poto motè, ki ka pwodiksyon koupl la maksimòm.
3. Mwatye mòd kite:
Mòd sa a konbine yon sèl-faz kite ak de-faz kite nan yon sèl pouvwa-up: sèl-faz pouvwa-up, Lè sa a, de-faz pouvwa-up, Lè sa a, yon sèl-faz pouvwa-up ..., se konsa motè a kouri nan mwatye -Septe ogmantasyon. Sa a se mòd li te ye kòm mòd nan demi-etap, ki kote ang lan etap efikas pou chak eksitasyon nan motè a redwi pa mwatye, ak koupl pwodiksyon li yo se pi ba yo.
Tout 3 nan mòd sa yo ka itilize yo Thorne nan direksyon opoze a (envers), men se pa si se lòd la ranvèse.
Tipikman, motè stepper gen poto miltip yo nan lòd yo diminye ang lan etap, sepandan, ki kantite likidasyon ak lòd la nan kote yo ap kondwi rete menm jan an.
4 Jeneral Objektif Kontwòl DC Algoritm
Kontwòl vitès nan motè jeneral-bi, espesyalman sa yo lè l sèvi avèk 2 sikwi:
1, faz kontwòl ang
2, PWM elikoptè kontwòl
Kontwòl ang faz
Kontwòl ang faz se metòd ki pi senp lan nan jeneral-bi kontwòl vitès motè. Atravè pwen an triac pwen ang chanje kontwole vitès la. Kontwòl ang faz se yon solisyon trè ékonomi, sepandan, efikasite a se pa twò wo, fasil entèferans elektwomayetik (EMI).
Kontwòl ang faz pou motè objektif jeneral
Schematic pi wo a montre mekanis nan kontwòl ang faz, yon aplikasyon tipik nan kontwòl vitès triac.The chanjman nan faz sikonferans nan pulsasyon yo pòtay triac pwodui tens Yon referans distribisyon reta pulsasyon yo pòtay.
Kontwòl elikoptè PWM
Kontwòl PWM se solisyon an, plis avanse pou kontwòl jeneral vitès motè. Nan solisyon sa a, pouvwa MOFSET a, oswa IGBT vire sou frekans segondè a korije AC liy vòltaj, ki an vire jenere yon tan varye vòltaj pou motè a.
Kontwòl elikoptè PWM pou motè objektif jeneral
Ranje a frekans oblije chanje se tipikman 10-20 kHz elimine bri. Metòd sa a nan kontwòl pou motè jeneral-bi rezilta nan pi bon kontwòl aktyèl ak pi bon pèfòmans EMI ak, Se poutèt sa, pi wo efikasite.