Äskettäin näkivät, Algoritmit kokea, joten tässä on tämän sisällön kokoelma, joka jaetaan kanssasi.
1.BLDC -moottorin ohjausalgoritmi
Harjattomat moottorit ovat itsekommittavan tyyppisiä (itsen suunnan kytkentä), ja siksi ne ovat monimutkaisempia hallita.
BLDC -moottorin ohjaus vaatii tietoa roottorin asennosta ja mekanismista, jolla moottori käy läpi korjausohjauksen. Suljetun silmukan nopeuden hallintaa varten on olemassa kaksi lisävaatimusta, ts. Roottorin nopeuden/tai moottorin virran mittauksia ja PWM-signaaleja moottorin nopeuden tehon hallitsemiseksi.
BLDC-moottorit voivat olla kummankin sivusuuntaisten tai keskisuurten PWM-signaalien riippuen sovellusvaatimuksista riippuen. Useimmat sovellukset vaativat vain nopeudenmuutoksen toimintaa ja hyödynnetään 6 erillistä sivusuuntaista PWM -signaalia. Tämä tarjoaa korkeimman resoluution. Jos sovellus vaatii palvelimen paikannusta, energiajarrutusta tai virran kääntämistä, suositellaan täydentäviä keskimmäisiä kohdistavia PWM-signaaleja.
Roottorin sijainnin tuntemiseksi BLDC -moottorit käyttävät Hall Effect -antureja absoluuttisen asennon tunnistuksen aikaansaamiseksi. Tämä johtaa enemmän johtimien ja korkeampien kustannusten käyttöön. Anturiton BLDC -ohjaus eliminoi Hall -anturien tarpeen ja käyttää sen sijaan moottorin laskuri -elektromotiivivoimaa (elektromotiivivoima) roottorin asennon ennustamiseen. Anturiton ohjaus on kriittinen edullisille muuttuvien nopeussovelluksille, kuten tuulettimille ja pumpuille. Anturitonta ohjausta tarvitaan myös jääkaappi- ja ilmastointikompressoreille, kun BLDC -moottoreita käytetään.
Kuormituksen ajan lisäys ja täydentäminen
Useimmat BLDC-moottorit eivät vaadi täydentävää PWM: ää, kuormittamatta jättämistä tai kuormittamatta jättämistä. Ainoat BLDC -sovellukset, jotka saattavat vaatia näitä ominaisuuksia
Ohjausalgoritmit
BLDC -moottorien hallintaan käytetään monia erilaisia ohjausalgoritmeja. Tyypillisesti tehotransistoreita käytetään lineaarisina säätiminä moottorin jännitteen hallitsemiseksi. Tämä lähestymistapa ei ole käytännöllinen, kun ajetaan suuritehoisia moottoreita. Suuritehoiset moottorit on oltava PWM: n ohjattava ja vaadittava mikrokontrolleria lähtö- ja ohjaustoimintojen tarjoamiseksi.
Ohjausalgoritmin on toimitettava seuraavat kolme toimintoa:
PWM -jännite moottorin nopeuden ohjaamiseksi
Mekanismi moottorin korjaamiseksi ja matkustamiseksi
Menetelmät roottorin asennon ennustamiseksi käänteisen elektroMotive Force- tai Hall -anturien avulla
Pulssin leveyden modulaatiota käytetään vain muuttuvan jännitteen levittämiseen moottorin käämiisiin. Tehokas jännite on verrannollinen PWM -käyttöjaksoon. Kun saadaan asianmukainen tasasuuntaajan kommutointi, BLDC: n vääntömomentin nopeusominaisuudet ovat samat kuin alemman tasavirtamoottorin. Muuttuvaa jännitettä voidaan käyttää moottorin nopeuden ja muuttuvan vääntömomentin ohjaamiseen.
Voiman transistorin kommutointi tajuaa staattorin oikean käämin saamiseksi roottorin asennon mukaan optimaalisen vääntömomentin tuottamiseksi. BLDC -moottorissa MCU: n on tunnettava roottorin sijainti ja kyettävä kommunikoi tasasuuntaajan oikeaan aikaan.
BLDC -moottorien trapetsoidinen tasasuuntaajan kommutointi
Yksi BLDC-moottorien yksinkertaisimmista menetelmistä on käyttää ns. Trapetsiaalista tasasuuntaajan kommutointia.
Yksinkertaistettu kehys bldc -moottorien tikkaat -ohjaimille
Tässä kaaviossa virtaa on ohjattava joka kerta moottoriliittimien parilla, kun taas kolmas moottorin pääte on aina irrotettu sähköisesti virtalähteestä.
Kolme suureen moottoriin upotettua salilaitetta käytetään tarjoamaan digitaalisia signaaleja, jotka mittaavat roottorin sijainnin 60- asteen sektorilla ja toimittavat nämä tiedot moottorin ohjaimessa. Koska nykyinen virtaus on yhtä suuri kahdessa käämityksessä kerrallaan ja nolla kolmannessa, tämä menetelmä tuottaa nykyisen avaruusvektorin, jossa on vain yksi kuudesta yhteisestä suunnasta. Moottorin ohjattaessa moottorin päätteiden virta kytketään sähköisesti (korjattu kommutointi) kerran 60 kierrosta kohden, joten nykyinen tilavektori on aina 90 asteen vaihesiirron lähinnä 30 astetta.
Trapetsoidinen ohjaus: Taavamuoto ja vääntömomentti oikaisussa
Kummankin käämin nykyinen aaltomuoto on siis trapetsoidinen, alkaen nollasta ja siirtymällä positiiviseen virtaan ja sitten nollaan ja sitten negatiiviseen virtaan.
Tämä tuottaa nykyisen avaruusvektorin, joka lähestyy tasapainoista kiertoa, kun se astuu 6 eri suuntaan roottorin pyörimisen myötä.
Moottorisovelluksissa, kuten ilmastointi ja kuorrutus, Hall -anturien käyttö ei ole vakio. Kyllittelemättömissä käämissä indusoidut potentiaaliset anturit voidaan käyttää samojen tulosten saavuttamiseen.
Tällaiset trapetsoidiset käyttöjärjestelmät ovat hyvin yleisiä niiden ohjauspiirien yksinkertaisuuden vuoksi, mutta ne kärsivät vääntömomentin aalto -ongelmista korjauksen aikana.
BDLC -moottorien sinimuotoinen korjattu kommutointi
Trapetsoidinen tasasuuntaajan kommutointi ei riitä tasapainoisen ja tarkan harjaton DC -moottorin ohjauksen aikaansaamiseen. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että kolmivaiheisessa harjattomassa moottorissa (sinimuotoisella aaltolaskurin elektromotiivivoimalla) muodostettu vääntömomentti määritellään seuraavalla yhtälöllä:
Akselin vääntömomentti=kt [irsin (o) + issin (o +120) + senIn (o +240)]
Jossa:
o on pyörivän akselin sähkökulma
KT on moottorin vääntömomentti
IR, on ja se ovat vaihekirrat
Jos vaihevirrat ovat sinimuotoisia: ir {{0}} i 0 sino; On=i 0 sin (+120 o); Se=i0Sin (+240 o)
saadaan:
Akselin vääntömomentti {{0}}. 5i0*kt (vakio riippumaton akselin kulmasta)
Sinusoidisesti korjattu työmatkalla varustettu harjaton moottorin ohjain pyrkii ajamaan kolme moottorin käämiä, joiden kolme virtaa vaihtelevat sujuvasti ja sinimuotoisesti moottorin pyöriessä. Näiden virtausten liittyvät vaiheet valitaan siten, että ne tuottavat roottorin virran sileät avaruusvektorit suuntiin, jotka ovat ortogonaalisia roottorille invarianssin kanssa. Tämä eliminoi pohjoiseen ohjaukseen liittyvät vääntömomentin ja ohjauspulssit.
Moottorin virran sileän sinimuotoisen modulaation tuottamiseksi moottorin pyöriessä tarvitaan tarkka mittaus roottorin asennosta. Hall -laitteet antavat vain karkean laskelman roottorin sijainnista, mikä ei riitä tähän tarkoitukseen. Tästä syystä tarvitaan kooderin tai vastaavan laitteen kulmapalaute.
Yksinkertaistettu lohkokaavio BLDC Motor Sine Wave -ohjaimesta
Koska käämitysvirrat on yhdistettävä sileän vakiona olevan roottorin virran avaruusvektorin tuottamiseksi, ja koska jokainen staattorin käämiä on sijoitettu 120 asteen toisistaan, kunkin lankapankin virtojen on oltava sinimuotoinen ja vaiheenvaihto 120 asteet. Kooderin sijaintitietoja käytetään syntetisoimaan kaksi siniaaltoa, joiden vaihesiirto on 120 astetta näiden kahden välillä. Nämä signaalit kerrotaan sitten vääntömomentin komennolla siten, että siniaalton amplitudi on verrannollinen vaadittavaan vääntömomenttiin. Seurauksena on, että kaksi sinimuotoista virran komentoa on asteittain asteittain, mikä tuottaa pyörivän staattorin virran avaruusvektorin ortogonaaliseen suuntaan.
Sinusoidiset virran komentosignaalit tuovat PI -ohjaimien parin, jotka moduloivat virtaa kahdessa sopivissa moottori käämityksessä. Kolmannen roottorin käämitysvirta on kontrolloidun käämitysvirran negatiivinen summa, joten sitä ei voida hallita erikseen. Kunkin PI -ohjaimen lähtö lähetetään PWM -modulaattorille ja sitten lähtösiltaan ja kahdelle moottoritterminaalille. Kolmanteen moottoripäätteeseen kohdistettu jännite on johdettu kahteen ensimmäiseen käämiin kohdistetun signaalin negatiivisesta summasta, jota käytetään asianmukaisesti kolmeen sinimuotoiseen jännitteeseen, joka on etäisyydellä 120 astetta toisistaan.
Seurauksena on, että todellinen lähtövirta -aaltomuoto seuraa oikein sinimuotoista virran komentosignaalia, ja tuloksena oleva virta -avaruusvektori pyörii sujuvasti stabiloimaan ja suunnattuna haluttuun suuntaan.
Sinusoidista tasasuuntaajan ohjaustulosta stabiloidun kontrollin avulla ei voida saavuttaa trapetsoidisella tasasuuntaajaohjauksella yleensä. Kuitenkin korkealla moottorin nopeudella suurella hyötysuhteellaan se eroaa suurilla moottorin nopeuksilla. Tämä johtuu siitä, että nopeuden lisääntyessä nykyisten palautuksen ohjaimien on seurattava sinimuotoista signaalia lisääntyvästä taajuudesta. Samanaikaisesti heidän on voitettava moottorin vasta -elektromotiivivoima, joka kasvaa amplitudissa ja taajuudessa nopeuden kasvaessa.
Koska PI-ohjaimilla on rajallinen vahvistus ja taajuusvaste, nykyisen ohjaussilmukan aika-invariantit häiriöt aiheuttavat vaiheviive- ja vahvistusvirheitä moottorin virrassa, jotka kasvavat suuremmilla nopeuksilla. Tämä häiritsee nykyisen avaruusvektorin suuntaa roottorin suhteen, mikä aiheuttaa siirtymän kvadratuurisuunnasta.
Kun näin tapahtuu, vähemmän vääntömomenttia voidaan tuottaa tietyllä määrällä virtaa, joten vääntömomentin ylläpitämiseksi tarvitaan enemmän virtaa. Tehokkuus vähenee.
Tämä lasku jatkuu nopeuden kasvaessa. Jossain vaiheessa virran vaiheen siirtymä ylittää 90 astetta. Kun tämä tapahtuu, vääntömomentti pelkistetään nollaan. Sinusoidisen yhdistelmän kautta nopeus tässä vaiheessa johtaa negatiiviseen vääntömomenttiin, joten sitä ei voida toteuttaa.
2.AC -moottorin algoritmit
Skalaarin hallinta
Skalaarinen ohjaus (tai V/HZ: n ohjaus) on yksinkertainen menetelmä komentomoottorin nopeuden hallitsemiseksi
Komentomoottorin vakaan tilan mallia käytetään pääasiassa tekniikan saamiseen, joten ohimenevä suorituskyky ei ole mahdollista. Järjestelmässä ei ole nykyistä silmukkaa. Moottorin hallitsemiseksi kolmivaiheinen virtalähde vaihtelee vain amplitudilla ja taajuudella.
Vektoriohjaus tai magneettikentän suunnan hallinta
Moottorin vääntömomentti vaihtelee staattorin ja roottorin magneettikentän ja piikkien funktiona, kun nämä kaksi kenttää ovat ortogonaalisia toisiinsa. Skalaaripohjaisessa ohjauksessa kahden magneettikentän välinen kulma vaihtelee merkittävästi.
Vektoriohjaus onnistuu luomaan ortogonaalisuuden uudelleen AC -moottoreissa. Vääntömomentin hallitsemiseksi kukin tuottaa virran tuotetusta magneettisesta vuodosta DC -koneen reagoivuuden saavuttamiseksi.
AC -komennon moottorin vektoriohjaus on samanlainen kuin erikseen viritetyn tasavirtamoottorin ohjaus. DC -moottorissa magneettikentän energia φ F herätysvirta, jos se on kohtuullinen ankkurivuon φa, jonka ankkurivirta on tuottanut IA. Nämä magneettikentät on irrotettu ja stabiloitu toisiinsa nähden. Seurauksena on, että kun ankkurivirtaa säädetään vääntömomentin ohjaamiseksi, magneettikentänergia pysyy muuttumattomana ja nopeampi ohimenevä vaste toteutuu.
Kolmivaiheisen AC-moottorin kenttäsuuntautunut ohjaus (FOC) koostuu tasavirtamoottorin toiminnan jäljittelystä. Kaikki ohjatut muuttujat muutetaan matemaattisesti tasavirtaan AC: n sijasta. Sen kohde riippumaton ohjausmomentti ja flux.
Kenttäsuuntautuneelle ohjausmenetelmälle (FOC) on kaksi menetelmää:
Suora FOC: Roottorin virtauskulman suunta lasketaan suoraan flux -tarkkailijalla.
Epäsuora FOC: Roottorin vuodon kulman suunta saadaan epäsuorasti arvioimalla tai mittaamalla roottorin nopeus ja liukuminen.
Vektoriohjaus vaatii tietämystä roottorin vuodon sijainnista ja voidaan laskea edistyneillä algoritmeilla käyttämällä terminaalivirtojen ja jännitteiden tietämystä (käyttämällä vaihtovirta -induktiomoottorin dynaamista mallia). Toteutuksen kannalta laskennallisten resurssien tarve on kuitenkin ratkaisevan tärkeä.
Erilaisia lähestymistapoja voidaan käyttää vektoriohjausalgoritmien toteuttamiseen. FeedForward -tekniikoita, mallinestimointia ja mukautuvia ohjaustekniikoita voidaan käyttää kaikki vasteen ja stabiilisuuden parantamiseksi.
AC-moottorien vektoriohjaus: syvällinen ilme
Vektoriohjausalgoritmin ytimessä ovat kaksi tärkeää muuntamista: Clark -muuntaminen, puiston muuntaminen ja niiden käänteinen. Clarkin ja puistojen siirtymien käyttö mahdollistaa roottorin virran hallinnan roottorin alueelle. Tämän avulla roottorin ohjausjärjestelmä voi määrittää jännitteen, joka tulisi toimittaa roottorille vääntömomentin maksimoimiseksi dynaamisesti vaihtelevilla kuormilla.
Clark-muuntaminen: Clarkin matemaattinen muuntaminen modifioi kolmivaiheista järjestelmää kahden koordinaattijärjestelmään:
Missä IA ja IB ovat Ortogonaalisen perustiedot ja IO on merkityksetön homoplanarikomponentti
Kolmivaiheinen roottorin virta verrattuna kiertävään referenssijärjestelmään
PARK-muuntaminen: Park-matematiikan muuntaminen muuntaa kaksisuuntaisen staattisen järjestelmän pyöriväksi järjestelmän vektoriksi.
Kaksivaiheinen, kehyksen esitys lasketaan Clarke-muunnoksella ja syötetään sitten vektorin pyörimismoduuliin, jossa se pyörii kulmaa θ vastaamaan roottorin energiaan kiinnitettyjä q-kehyksiä. Kulman θ muuntaminen toteutetaan yllä olevan yhtälön mukaisesti.
AC -moottorin magneettikentän suuntautuneen vektoriohjauksen perusrakenne
Clarke-muunnos käyttää kolmivaiheisia virtauksia IA, IB ja IC laskemaan kaksivaiheinen ortogonaalinen staattori-akselivirrat ISD ja ISQ. Nämä kaksi kiinteän koordinaatin staattorifaasin virtausta muutetaan ISD: ksi ja ISQ: ksi, joista tulee elementtejä puistomuunnossa D, q. Tämä tehdään käyttämällä moottorin flux -mallia roottorin energian laskemiseen D-, Q -kehyksiin. Virtauksia ISD, ISQ ja moottorivirtamallista lasketut hetkelliset vuotokulmat θ käytetään laskemaan vaihtovirtamoottorin sähkömomentti.
Vektoriarvioidun AC -moottorien perusteet
Näitä johdettuja arvoja verrataan referenssiarvoihin ja PI -ohjain päivittää.
Yksi vektoripohjaisen moottorin ohjauksen luontaisista eduista on, että samaa periaatetta voidaan käyttää asianmukaisen matemaattisen mallin valitsemiseen jokaisen AC-, PM-AC- tai BLDC-moottorin tyypin hallitsemiseksi.
BLDC -moottorien vektoriohjaus
BLDC -moottorit ovat päävalinta kenttäsuuntautuneelle vektoriohjaukselle. Harjattomat moottorit, joilla on FOC, voivat saavuttaa suuremman tehokkuuden, jopa 95%, ja ovat myös erittäin tehokkaita suurilla nopeuksilla.
3.Supper -moottorin ohjausalgoritmi
Seuraava on askelmoottorin ohjauskaavio:
Stepper Motor Control käyttää yleensä kaksisuuntaista käyttövirtaa, ja sen moottorin askel toteutetaan kytkemällä käämiä peräkkäin. Yleensä tällaiselle askelmoottorille on 3 ajojaksoa:
1. Yksivaiheinen täysi askelmaisu:
Tässä tilassa sen käämitykset ovat virrassa seuraavassa järjestyksessä, AB/CD/BA/DC (BA osoittaa, että käämitys AB: n energia suoritetaan vastakkaiseen suuntaan). Tämä sekvenssi tunnetaan yksivaiheisena all-askeleisena tilana tai aalto-käyttötilana. Milloin tahansa vain yksi vaihe on virrannut.
2. 2- Vaiheen koko vaiheen asema:
Tässä tilassa molemmat vaiheet ovat virranneet toisiinsa siten, että roottori on aina kahden pylvään välillä. Tämä tila tunnetaan kaksivaiheisena täyden askeleena, ja tämä tila on kahden navan moottorien normaali ajojakso, joka voi tulostaa suurimman vääntömomentin.
3. Puoli -askelma:
Tässä tilassa yhdistyvät yksivaiheinen askel ja kaksivaiheinen askel yhdessä tehostamisessa: yksivaiheinen voimansiirto, sitten kaksivaiheinen virtalähde, sitten yksivaiheinen virransiirto ... niin moottori toimii puoliksi -vaiheinen lisäys. Tämä tila kutsutaan puolivaiheiseksi tilaksi, jossa moottorin jokaisen virityksen efektiivinen askelkulma vähenee puoleen ja sen lähtömomentti on alhaisempi.
Kaikkia näitä tiloja voidaan kiertää vastakkaiseen suuntaan (vastapäivään), mutta ei, jos järjestys käännetään.
Tyypillisesti askelmoottoreilla on useita napoja askelkulman vähentämiseksi, kuitenkin käämien lukumäärä ja järjestys, jossa niitä ajaa, pysyy samana.
4 Yleiskäyttöiset DC -ohjausalgoritmit
Yleiskäyttöisten moottorien nopeuden hallinta, etenkin 2 piiriä käyttävät:
1, vaihekulman ohjaus
2, PWM -hakkurin ohjaus
Vaihekulman ohjaus
Vaihekulman hallinta on yksinkertaisin menetelmä yleiskäyttöisen moottorin nopeuden hallintaan. TRIAC -pisteen kaaren kulman muutoksen läpi nopeuden hallitsemiseksi. Vaihekulman hallinta on erittäin taloudellinen ratkaisu, mutta tehokkuus ei ole liian korkea, helppo sähkömagneettiset häiriöt (EMI).
Vaihekulman hallinta yleiskäyttöön
Yllä oleva kaavio osoittaa vaihekulman ohjauksen mekanismin, triacin nopeuden hallinnan tyypillisen levityksen. TRIAC-portin pulssien kehävaiheesiirto tuottaa tehokkaita jännitteitä, mikä johtaa erilaisiin motorisiin nopeuksiin ja yli nolla-ristikkäin havaitsemispiiriä käytetään Ajoitus viittaus portin pulssien viivästymiseen.
PWM -hakkurin hallinta
PWM -ohjaus on edistyneempi ratkaisu moottorin nopeuden hallintaan. Tässä ratkaisussa Power MOFSET tai IGBT kytkee korkean taajuuden korjatun vaihtovirtajänniteen, joka puolestaan tuottaa moottorin ajan vaihtelevan jännitteen.
PWM CHOPPER CONTROL CONTROL YLEINEN MOOTTORIA
Kytkentätaajuusalue on tyypillisesti 10-20 kHz melun poistamiseksi. Tämä yleiskäyttöisten moottorien valvontamenetelmä johtaa parempaan virranohjaukseen ja parempaan EMI-suorituskykyyn ja siten suurempaan tehokkuuteen.