Nedávno viděli, že někteří přátelé hrají různé motory, protože motor je důležitý pro kontrolu, kontrola je stabilní, přesná, rychlá, rychlá je konečným cílem softwarových inženýrů pro ovládání algoritmu, především můžete hrát některé z vyspělejších ovládacích prvků Algoritmy, které se mají zažít, tak zde je sbírka tohoto obsahu, který s vámi sdílíte.
1. BLDC Motor Control Algorithm
Kartáčové motory jsou sebevědomého typu (přepínání směru), a proto jsou složitější pro kontrolu.
Řízení motoru BLDC vyžaduje znalost polohy a mechanismu rotoru, pomocí kterého motor podléhá rektikčnímu řízení. Pro kontrolu rychlosti s uzavřenou smyčkou existují dva další požadavky, tj. Měření pro rychlost rotoru/nebo motorský proud a PWM signály pro kontrolu rychlosti motoru.
Motory BLDC mohou mít signály PWM zarovnané ze strany nebo středově zarovnané v závislosti na požadavcích na aplikaci. Většina aplikací vyžaduje pouze provoz změny rychlosti a využije 6 samostatných bočních signálů PWM. To poskytuje nejvyšší rozlišení. Pokud aplikace vyžaduje umístění serveru, energetické brzdění nebo obrácení energie, doporučují se doplňkové středové signály PWM.
Pro snímání polohy rotoru používají motory BLDC Effect Effect senzory k zajištění absolutního snímání polohy. To má za následek použití více vodičů a vyšších nákladů. Ovládání BLDC bez senzorů eliminuje potřebu senzorů Hall a místo toho používá k predikci polohy rotoru motorku elektromotorovou sílu (elektromotorová síla). Ovládání bez senzorů je rozhodující pro nízkonákladové aplikace s proměnnou rychlostí, jako jsou ventilátory a čerpadla. Pro kompresory chladničky a klimatizace je také nutná kontrola bez senzorů, když se používají motory BLDC.
Vložení a doplňování času bez zatížení
Většina motorů BLDC nevyžaduje komplementární PWM, vložení času bez zatížení nebo kompenzaci času bez zatížení. Jedinými aplikacemi BLDC, které mohou tyto funkce vyžadovat, jsou vysoce výkonné servomotory BLDC, sinusové vlnové excitované motory BLDC, bezkartáčové AC nebo PC synchronní motory.
Řídicí algoritmy
K zajištění kontroly nad motory BLDC se používá mnoho různých kontrolních algoritmů. Obvykle se jako lineární regulátory používají k řízení motorového napětí. Tento přístup není praktický při řízení vysoce výkonných motorů. Motory s vysokým výkonem musí být kontrolovány PWM a vyžadují, aby mikrokontrolér poskytoval počáteční a řídicí funkce.
Řídicí algoritmus musí poskytnout následující tři funkce:
Napětí PWM pro řízení rychlosti motoru
Mechanismus pro nápravu a dojíždění motoru
Metody předpovídání polohy rotoru pomocí reverzních elektromotorových sil nebo senzorů Hall
Modulace šířky pulsu se používá pouze k aplikaci variabilního napětí na vinutí motoru. Efektivní napětí je úměrné pracovnímu cyklu PWM. Pokud je získána správná komutace usměrňovače, vlastnosti točivého momentu BLDC jsou stejné jako vlastnosti nižšího stejnosměrného motoru. Variabilní napětí lze použít k řízení rychlosti a variabilního točivého momentu motoru.
Komutace napájecího tranzistoru si uvědomí správné vinutí ve statoru a vytvoří optimální točivý moment podle polohy rotoru. V motoru BLDC musí MCU znát polohu rotoru a být schopen dojíždět usměrňovač ve správný čas.
Trapezoidální komutace usměrňovače pro motory BLDC
Jednou z nejjednodušších metod pro motory BLDC je použití tzv. Trapezoidní komutace usměrňovače.
Zjednodušený rámec pro řadiče žebříků pro motory BLDC
V tomto schématu má být proud ovládán pokaždé párem motorových terminálů, zatímco třetí motorový terminál je vždy elektronicky odpojen od napájení.
Tři Hall zařízení zabudovaná do velkého motoru se používají k poskytování digitálních signálů, které měří polohu rotoru v 60- stupňovém sektoru a poskytují tyto informace v motorovém ovladači. Vzhledem k tomu, že současný tok je stejný na dvou vinutích najednou a na třetím místě, tato metoda produkuje proudový kosmický vektor s pouze jedním ze šesti směrů společného. Když je motor řízen, proud na motorových terminálech je elektricky přepínán (usměrněná komutace) jednou na 60 stupňů rotace, takže proudový kosmický vektor je vždy na nejbližších 30 stupních fázového posunu 90 stupňů.
Trapezoidální kontrola: řídící průběh a točivý moment při rektikci
Současný tvar vlny v každém vinutí je proto lichoběžníkem, počínaje nulou a jde do pozitivního proudu a poté na nulu a poté do negativního proudu.
To vytváří proudový vesmírný vektor, který se přiblíží k vyvážené rotaci, když stoupá v 6 různých směrech s rotací rotoru.
V motorických aplikacích, jako je klimatizace a poleva, není použití senzorů Hall konstantní. K dosažení stejných výsledků lze použít reverzní potenciální senzory vyvolané při nespojených vinutích.
Takové lichoběžníkové hnací systémy jsou velmi běžné kvůli jednoduchosti jejich kontrolních obvodů, ale během nápravy trpí problémy zvlnění točivého momentu.
Sinusoidální rektifikovaná komutace pro motory BDLC
Trapezoidální komutace usměrňovače nestačí k zajištění vyváženého a přesného kontroly dc motor. Důvodem je hlavně skutečnost, že točivý moment generovaný ve třífázovém bezkartáčovém motoru (se sinusovou vlnovou elektromotorickou silou) je definován následující rovnicí:
Točivý moment hřídele=kt [irsin (o) + issin (o +120) + itsin (o +240)]
Kde:
o je elektrický úhel rotujícího hřídele
KT je točivý moment konstanty motoru
Ir, je a jsou to fázové proudy
Pokud jsou fázové proudy sinusoidní: ir {{0}} i 0 Sino; Je=i 0 sin (+120 o);=i0sin (+240 o)
bude získáno:
Točivý moment hřídele {{0}}. 5i0*KT (konstanta nezávislá na úhlu hřídele)
Sinusoidálně rektifikovaný dojíždějící bezkartáčový motorový ovladač se snaží řídit tři motorové vinutí, jejichž tři proudy se při otáčení motoru liší hladce a sinusoidní. Přidružené fáze těchto proudů jsou vybírány tak, že budou produkovat hladké vesmírné vektory proudu rotoru ve směrech ortogonální k rotoru s invariancí. To eliminuje zvlnění točivého momentu a impulsy řízení spojené s severním řízením.
Aby se vytvořil hladkou sinusoidní modulaci proudu motoru, jak se motor otáčí, je nutné přesné měření polohy rotoru. Zařízení Hall poskytují pouze hrubý výpočet polohy rotoru, což pro tento účel nestačí. Z tohoto důvodu je vyžadována úhlová zpětná vazba z kodéru nebo podobného zařízení.
Zjednodušený blokový diagram řadiče sinusové vlny BLDC
Vzhledem k tomu, že vinutí proudy musí být kombinovány, aby se vytvořilo hladký konstantní kosmický vektor proudu rotoru, a protože každý z statorových vinutí je umístěn v úhlu 120 stupňů od sebe, musí být proudy v každém drátěném břehu sinusoidní a mít fázový posun 120 stupně. Informace o poloze z kodéru se používají k syntetizaci dvou sinusových vln s fázovým posunem o 120 stupňů mezi nimi. Tyto signály jsou poté vynásobeny příkazem točivého momentu tak, aby amplituda sinusové vlny byla úměrná požadovanému točivému momentu. Výsledkem je, že dva příkazy sinusoidního proudu jsou správně fázovány, čímž se produkují rotující statorový proudový vesmírný vektor v ortogonálním směru.
Signály příkazu sinusoidního proudu vydávají pár regulátorů PI, které modulují proud ve dvou vhodných vinutí motoru. Proud ve třetím vinutí rotoru je negativní součet kontrolovaných vinutí proudů, a proto jej nelze ovládat samostatně. Výstup každého řadiče Pi je odeslán do modulátoru PWM a poté na výstupní most a dva motorové terminály. Napětí aplikované na třetí motorový terminál je odvozeno z negativního součtu signálů aplikovaných na první dvě vinutí, které jsou vhodně použity pro tři sinusová napětí rozložená 120 stupňů.
Výsledkem je, že skutečný tvar vlny výstupního proudu přesně sleduje příkazový signál sinusoidního proudu a výsledný proudový vesmírný vektor se hladce otáčí, aby byl kvantitativně stabilizován a orientován v požadovaném směru.
Výsledek řízení sinusového usměrňovače stabilizovaného ovládání nelze dosáhnout lichoběžníkem řízení obecně. Avšak vzhledem k vysoké účinnosti při nízkých rychlostech motoru se oddělí při vysokých rychlostech motoru. Důvodem je skutečnost, že se zvyšováním rychlosti musí regulátory současného návratu sledovat sinusový signál zvyšující se frekvence. Současně musí překonat pultovou elektromotorovou sílu motoru, která se zvyšuje amplitudu a frekvenci se zvyšováním rychlosti.
Vzhledem k tomu, že regulátory PI mají konečný zisk a frekvenční odezvu, časově invariantní poruchy v současné kontrolní smyčce způsobí fázové zpoždění a získají chyby v proudu motoru, které se zvyšují s vyššími rychlostmi. To bude narušit směr proudového vesmírného vektoru vzhledem k rotoru, což způsobí posun z kvadraturního směru.
Pokud k tomu dojde, může být menší točivý moment vyroben určitým množstvím proudu, takže k udržení točivého momentu je zapotřebí více proudu. Účinnost klesá.
Tento pokles bude pokračovat se zvyšujícím se rychlostí. V určitém okamžiku fázové posunutí proudu přesahuje 90 stupňů. Když k tomu dojde, točivý moment se sníží na nulu. Prostřednictvím kombinace sinusoidního je rychlost v tomto bodě výše vede k negativnímu točivému momentu, a proto ji nelze realizovat.
2.AC motorové algoritmy
Skalární ovládání
Skalární ovládání (nebo V/Hz ovládání) je jednoduchá metoda řízení rychlosti příkazového motoru
Model ustáleného stavu příkazového motoru se používá hlavně k získání technologie, takže přechodný výkon není možný. Systém nemá aktuální smyčku. Pro ovládání motoru se třífázové napájení mění pouze v amplitudě a frekvenci.
Řízení vektoru nebo kontrola orientace magnetického pole
Točivý moment v motoru se mění v závislosti na magnetických polích a vrcholy statoru a rotoru, když jsou obě pole navzájem ortogonální. U kontroly na bázi skalárního založeného se úhel mezi dvěma magnetickými poli se významně liší.
Vektorová kontrola dokáže znovu vytvořit ortogonalitu v AC Motors. Za účelem kontroly točivého momentu generuje každý proud z generovaného magnetického toku k dosažení citlivosti DC stroje.
Vektorová kontrola motoru velení AC je podobná kontrole samostatně vzrušeného DC motoru. V DC motoru je energie magnetického pole φ F generovaná excitačním proudem, pokud je ortogonální k toku armatury φa generovaný proudem armatury. Tato magnetická pole jsou oddělena a stabilizována s ohledem na sebe. Výsledkem je, že když je proud kotvy kontrolován pro kontrolu točivého momentu, energie magnetického pole zůstává nedotčena a je realizována rychlejší přechodná odezva.
Ovládání orientované na pole (FOC) třífázového střídavého motoru sestává z napodobování provozu DC motoru. Všechny kontrolované proměnné jsou matematicky transformovány na DC místo AC. jeho cílový nezávislý řídicí točivý moment a tok.
Existují dvě metody ovládání orientované na pole (FOC):
Direct FOC: Směr úhlu toku rotoru se vypočítá přímo pozorovatelem toku.
Nepřímý FOC: Směr úhlu toku rotoru se získá nepřímo odhadem nebo měřením rychlosti a skluzu rotoru.
Řízení vektoru vyžaduje znalost polohy toku rotoru a lze jej vypočítat pomocí pokročilých algoritmů pomocí znalostí terminálních proudů a napětí (pomocí dynamického modelu indukčního motoru AC). Z pohledu implementace je však zásadní potřeba výpočetních zdrojů.
K implementaci algoritmů řízení vektoru lze použít různé přístupy. K zvýšení odezvy a stability lze použít techniky dopředu, odhad modelu a adaptivní kontrolní techniky.
Vektorové ovládání střídavých motorů: Hloubkový vzhled
Srdcem algoritmu pro kontrolu vektoru jsou dvě důležité konverze: Clarkova konverze, konverze parku a jejich inverzní. Použití přechodů Clark a Park umožňuje kontrolu proudu rotoru do oblasti rotoru. To umožňuje řídicímu systému rotoru určit napětí, které by mělo být dodáno do rotoru, aby se maximalizoval točivý moment při dynamicky měnících se zatížení.
Konverze Clarku: Matematická konverze Clark modifikuje třífázový systém na dvou-koordinátový systém:
kde jsou IA a IB součásti ortogonálního datum a IO je nedůležité homoplanární komponentou
Třífázový proud rotoru versus rotující referenční systém
Konverze parku: Konverze matematiky parku převádí obousměrné statické systém na rotující systémový vektor.
Dvoufázová reprezentace rámu se počítá transformací Clarke a poté se přivádí do vektorového rotačního modulu, kde se otáčí úhel 9 tak, aby odpovídal rámcům d, Q připojené k energii rotoru. Konverze úhlu 9 je realizována podle výše uvedené rovnice.
Základní struktura ovládání vektoru s magnetickým polem
Transforma Clarke používá třífázové proudy IA, IB a IC k výpočtu dvoufázových ortogonálních proudů statoru ISD a ISQ. Tyto dva proudy ve fázích statoru s pevným souřadnicí jsou transformovány na ISD a ISQ, které se stávají prvky v parku Transform d, q. To se provádí pomocí modelu motorového toku k výpočtu energie rotoru v rámcích D, Q. Pro výpočet elektrického točivého momentu indukčního motoru AC se používají proudy ISD, ISQ a okamžitý úhel toku, vypočtené z modelu motorového toku.
Základy střídavých motorů vektoru vektoru
Tyto odvozené hodnoty jsou porovnány s referenčními hodnotami a aktualizovány řadičem Pi.
Jednou z vlastních výhod řízení motoru vektoru je, že stejný princip lze použít k výběru příslušného matematického modelu pro řízení každého typu motoru AC, PM-AC nebo BLDC.
Vektorová kontrola motorů BLDC
Motory BLDC jsou hlavní volbou pro kontrolu vektoru orientovaného na pole. Beztáčkové motory s FOC mohou dosáhnout vyšší účinnosti, až 95%, a jsou také velmi efektivní při vysokých rychlostech.
3.Stepperové algoritmus řízení motoru
Následuje schéma ovládání motoru krokového motoru:
Ovládání krokového motoru obvykle používá obousměrné hnací proud a jeho krok motoru se realizuje přepínáním vinutí v pořadí. Obvykle existují 3 hnací sekvence pro tento druh krokového motoru:
1. Jednofázová plná pohon kroku:
V tomto režimu jsou jeho vinutí pod napětím v následujícím pořadí, AB/CD/BA/DC (BA ukazuje, že energizace navíjecího AB se provádí opačným směrem). Tato sekvence je známá jako jednofázový režim All-Stopping nebo režim vlny. Najednou je pod napětím pouze jedna fáze.
2. 2- fázová plnohodnotná jednotka:
V tomto režimu jsou obě fáze pod napětím společně, takže rotor je vždy mezi dvěma póly. Tento režim je známý jako dvoufázový plnohodnotný a tento režim je normální hnací sekvence pro dvoupólové motory, které mohou vydat maximální točivý moment.
3. režim polovičního stupně:
Tento režim kombinuje jednofázové krok a dvoufázové šlapání v jednom zapnutí: jednofázová zapnutí, poté dvoufázová zapnutí, poté jednofázová zapnutí ..., takže motor běží na polovinu -kroky přírůstků. Tento režim je známý jako režim polovičního kroku, kde je účinný úhel kroku pro každé excitaci motoru snížen o polovinu a jeho výstupní točivý moment je nižší.
Všechny 3 z těchto režimů lze použít k otáčení v opačném směru (proti směru hodinových ručiček), ale ne pokud je pořadí obráceno.
Motory kroků obvykle mají více pólů, aby se snížil úhel kroku, ale počet vinutí a pořadí, ve kterém jsou poháněny, zůstává stejný.
4 Algoritmy Obecné účely DC
Ovládání rychlosti generálního hlediska motorů, zejména těch, které používají 2 obvody:
1, ovládání fázového úhlu
2, ovládání vrtulníku PWM
Řízení fázového úhlu
Řízení fázového úhlu je nejjednodušší metoda ovládání rychlosti motoru. Přes změnu úhlu Triac Point oblouk pro kontrolu rychlosti. Řízení fázového úhlu je velmi ekonomické řešení, ale účinnost není příliš vysoká, snadná elektromagnetická rušení (EMI).
Řízení fázového úhlu pro motory všeobecného účelu
Výše uvedené schéma ukazuje mechanismus kontroly fázového úhlu, typickou aplikaci regulace rychlosti triaku. Obvodový fázový posun impulsů Triac Gate vytváří účinné napětí, což má za následek různé rychlosti motoru a k vytvoření se používá nadměrně nulový detekční obvod crossoveru. načasovací odkaz na zpoždění pulsů brány.
PWM Chopper Control
Řízení PWM je pokročilejší řešení pro řízení rychlosti motoru obecného účelu. V tomto roztoku se napájecí mofset nebo IGBT zapíná vysokofrekvenčním napětím napětí střídavého proudu, které zase generuje časové měnící se napětí pro motor.
Řízení PWM Chopper pro motory všeobecného účelu
Rozsah přepínání je obvykle 10-20 kHz pro eliminaci šumu. Tato metoda kontroly pro obecné motory má za následek lepší kontrolu v současné době a lepší výkon EMI, a proto k vyšší účinnosti.