Baru -baru ini melihat beberapa teman bermain berbagai motor, karena motor penting untuk dikendalikan, kontrol stabil, akurat, cepat adalah tujuan akhir dari algoritma kontrol perangkat lunak algoritma, pertama -tama, Anda dapat memainkan beberapa kontrol yang lebih matang Algoritma untuk dialami, jadi di sini adalah kumpulan konten ini untuk dibagikan dengan Anda.
1.Bldc Algoritma Kontrol Motor
Motor sikat adalah tipe yang berkomunikasi sendiri (switching sutradara sendiri) dan karenanya lebih kompleks untuk dikendalikan.
Kontrol motor BLDC membutuhkan pengetahuan tentang posisi rotor dan mekanisme yang dengannya motor mengalami kemudi perbaikan. Untuk kontrol kecepatan loop tertutup, ada dua persyaratan tambahan, yaitu, pengukuran kecepatan rotor/atau arus motor dan sinyal PWM untuk mengontrol daya kecepatan motor.
BLDC Motors dapat memiliki sinyal PWM yang selaras atau selaras di tengah tergantung pada persyaratan aplikasi. Sebagian besar aplikasi hanya membutuhkan operasi perubahan kecepatan dan akan memanfaatkan 6 sinyal PWM yang disejajarkan secara terpisah. Ini memberikan resolusi tertinggi. Jika aplikasi memerlukan penentuan posisi server, pengereman energi, atau pembalikan daya, sinyal PWM yang selaras dengan pusat tambahan disarankan.
Untuk merasakan posisi rotor, motor BLDC menggunakan sensor efek Hall untuk memberikan penginderaan posisi absolut. Ini menghasilkan penggunaan lebih banyak kabel dan biaya yang lebih tinggi. Kontrol BLDC Sensorless menghilangkan kebutuhan akan sensor aula dan sebaliknya menggunakan gaya elektromotif penghitung motor (gaya elektromotif) untuk memprediksi posisi rotor. Kontrol tanpa sensor sangat penting untuk aplikasi kecepatan variabel berbiaya rendah seperti kipas dan pompa. Kontrol tanpa sensor juga diperlukan untuk kulkas dan kompresor AC saat motor BLDC digunakan.
Penyisipan dan suplementasi waktu tanpa beban
Sebagian besar motor BLDC tidak memerlukan PWM pelengkap, penyisipan waktu tanpa beban, atau kompensasi waktu tanpa beban. Satu -satunya aplikasi BLDC yang mungkin memerlukan fitur -fitur ini adalah motor servo BLDC berkinerja tinggi, motor BLDC tereksitasi gelombang sinus, AC Brushless, atau motor sinkron PC.
Algoritma kontrol
Banyak algoritma kontrol yang berbeda digunakan untuk memberikan kontrol motor BLDC. Biasanya, transistor daya digunakan sebagai regulator linier untuk mengontrol tegangan motor. Pendekatan ini tidak praktis saat mengendarai motor berkekuatan tinggi. Motor daya tinggi harus dikendalikan PWM dan membutuhkan mikrokontroler untuk menyediakan fungsi awal dan kontrol.
Algoritma kontrol harus menyediakan tiga fungsi berikut:
Tegangan PWM untuk mengendalikan kecepatan motor
Mekanisme untuk memperbaiki dan melakukan perjalanan motor
Metode untuk memprediksi posisi rotor menggunakan gaya elektromotif terbalik atau sensor aula
Modulasi lebar pulsa hanya digunakan untuk menerapkan tegangan variabel pada belitan motor. Tegangan efektif sebanding dengan siklus tugas PWM. Ketika pergantian penyearah yang tepat diperoleh, karakteristik kecepatan torsi BLDC sama dengan yang dari motor DC yang lebih rendah. Tegangan variabel dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan dan torsi variabel motor.
Pergantian transistor daya menyadari belitan yang tepat di stator untuk menghasilkan torsi optimal sesuai dengan posisi rotor. Dalam motor BLDC, MCU harus mengetahui posisi rotor dan dapat melakukan komutasi penyearah pada waktu yang tepat.
Peralihan penyearah trapesium untuk motor BLDC
Salah satu metode paling sederhana untuk motor BLDC adalah menggunakan apa yang disebut pergantian penyearah trapesium.
Kerangka kerja yang disederhanakan untuk pengontrol tangga untuk motor BLDC
Dalam skema ini, arus harus dikontrol setiap kali oleh sepasang terminal motor, sedangkan terminal motor ketiga selalu terputus secara elektronik dari catu daya.
Tiga perangkat Hall yang tertanam dalam motor besar digunakan untuk memberikan sinyal digital yang mengukur posisi rotor di sektor derajat 60- dan memberikan informasi ini di pengontrol motor. Karena aliran arus sama pada dua belitan pada satu waktu dan nol pada yang ketiga, metode ini menghasilkan vektor ruang saat ini dengan hanya satu dari enam arah yang sama. Saat motor dikemudikan, arus di terminal motor diaktifkan secara elektrik (pergantian yang diperbaiki) sekali per 60 derajat rotasi, sehingga vektor ruang saat ini selalu pada 30 derajat terdekat dari pergeseran fase 90 derajat.
Kontrol trapesium: Bentuk gelombang dan torsi pada perbaikan
Oleh karena itu, bentuk gelombang saat ini dalam setiap belitan adalah trapesium, mulai dari nol dan pergi ke arus positif dan kemudian ke nol dan kemudian ke arus negatif.
Ini menghasilkan vektor ruang saat ini yang akan mendekati rotasi seimbang karena melangkah ke atas dalam 6 arah yang berbeda dengan rotasi rotor.
Dalam aplikasi motor seperti AC dan frosting, penggunaan sensor Hall tidak konstan. Sensor potensial terbalik yang diinduksi pada belitan tak terhubung dapat digunakan untuk mencapai hasil yang sama.
Sistem penggerak trapesium seperti itu sangat umum karena kesederhanaan sirkuit kontrol mereka, tetapi mereka menderita masalah riak torsi selama perbaikan.
Sinusoidal Pernyataan Ditentukan untuk Motor BDLC
Pergantian penyearah trapesium tidak cukup untuk memberikan kontrol motor DC sikat yang seimbang dan akurat. Ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa torsi yang dihasilkan dalam motor tanpa sikat tiga fase (dengan gaya elektromotif penghitung gelombang sinusoidal) ditentukan oleh persamaan berikut:
Torsi poros=kt [irsin (o) + issin (o +120) + itsin (o +240)]]
Di mana:
o adalah sudut listrik dari poros berputar
KT adalah konstanta torsi motor
Ir, is dan itu adalah arus fase
Jika arus fase adalah sinusoidal: ir {{0}} i 0 sino; Adalah=i 0 sin ({+120 o); It=i0sin (+240 o)
akan diperoleh:
Torsi poros {{0}}. 5i0*kt (konstan independen dari sudut poros)
Sebuah pengontrol motor tanpa sikat yang diterjemahkan secara sinusoid yang diatasi untuk menggerakkan tiga belitan motor yang tiga arusnya bervariasi dengan lancar dan sinusoid saat motor berputar. Fase terkait dari arus ini dipilih sedemikian rupa sehingga akan menghasilkan vektor ruang yang halus dari arus rotor dalam arah ortogonal ke rotor dengan invarian. Ini menghilangkan riak torsi dan pulsa kemudi yang terkait dengan kemudi utara.
Untuk menghasilkan modulasi sinusoidal yang halus dari arus motor saat motor berputar, diperlukan pengukuran posisi rotor yang akurat. Perangkat Hall hanya memberikan perhitungan kasar posisi rotor, yang tidak cukup untuk tujuan ini. Untuk alasan ini, diperlukan umpan balik sudut dari encoder atau perangkat serupa.
Diagram blok yang disederhanakan dari pengontrol gelombang motor motor BLDC
Karena arus belitan harus digabungkan untuk menghasilkan vektor ruang arus rotor konstan yang halus, dan karena masing -masing belitan stator diposisikan pada sudut terpisah 120 derajat, arus di setiap bank kawat harus sinusoidal dan memiliki pergeseran fase 120 derajat. Informasi posisi dari enkoder digunakan untuk mensintesis dua gelombang sinus dengan pergeseran fase 120 derajat di antara keduanya. Sinyal -sinyal ini kemudian dikalikan dengan perintah torsi sehingga amplitudo gelombang sinus sebanding dengan torsi yang diperlukan. Akibatnya, dua perintah arus sinusoidal bertahap dengan benar, sehingga menghasilkan vektor ruang arus stator berputar dalam arah ortogonal.
Perintah arus sinusoidal menandakan output sepasang pengontrol PI yang memodulasi arus dalam dua belitan motor yang sesuai. Arus dalam belitan rotor ketiga adalah jumlah negatif dari arus belitan terkontrol dan karenanya tidak dapat dikontrol secara terpisah. Output dari masing -masing pengontrol PI dikirim ke modulator PWM dan kemudian ke jembatan output dan dua terminal motor. Tegangan yang diterapkan pada terminal motor ketiga berasal dari jumlah negatif dari sinyal yang diterapkan pada dua belitan pertama, digunakan secara tepat untuk tiga tegangan sinusoidal berjarak 120 derajat terpisah.
Akibatnya, gelombang arus output aktual secara akurat melacak sinyal perintah arus sinusoidal, dan vektor ruang arus yang dihasilkan berputar dengan lancar untuk distabilkan secara kuantitatif dan berorientasi pada arah yang diinginkan.
Hasil kemudi penyearah sinusoidal dari kontrol yang distabilkan tidak dapat dicapai dengan kemudi penyearah trapesium secara umum. Namun, karena efisiensinya yang tinggi pada kecepatan motor rendah, ia akan terpisah pada kecepatan motor yang tinggi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dengan meningkatnya kecepatan, pengontrol pengembalian saat ini harus melacak sinyal sinusoidal dari peningkatan frekuensi. Pada saat yang sama, mereka harus mengatasi gaya elektromotif penghitung motor yang meningkat dalam amplitudo dan frekuensi ketika kecepatan meningkat.
Karena pengontrol PI memiliki gain terbatas dan respons frekuensi, gangguan waktu-invarian ke loop kontrol saat ini akan menyebabkan lag fase dan kesalahan gain pada arus motor yang meningkat dengan kecepatan yang lebih tinggi. Ini akan mengganggu arah vektor ruang saat ini sehubungan dengan rotor, sehingga menyebabkan perpindahan dari arah quadrature.
Ketika ini terjadi, lebih sedikit torsi dapat dihasilkan oleh sejumlah arus, sehingga lebih banyak arus diperlukan untuk mempertahankan torsi. Efisiensi berkurang.
Penurunan ini akan berlanjut seiring meningkatnya kecepatan. Pada titik tertentu, perpindahan fase arus melebihi 90 derajat. Ketika ini terjadi, torsi dikurangi menjadi nol. Melalui kombinasi sinusoidal, kecepatan pada titik di atas ini menghasilkan torsi negatif dan karenanya tidak dapat direalisasikan.
2.AC algoritma motor
Kontrol skalar
Kontrol skalar (atau kontrol V/Hz) adalah metode sederhana untuk mengendalikan kecepatan motor perintah
Model steady state dari motor perintah terutama digunakan untuk mendapatkan teknologi, sehingga kinerja sementara tidak dimungkinkan. Sistem tidak memiliki loop saat ini. Untuk mengontrol motor, catu daya tiga fase hanya bervariasi dalam amplitudo dan frekuensi.
Kontrol vektor atau kontrol orientasi medan magnet
Torsi dalam motor bervariasi sebagai fungsi dari medan magnet stator dan rotor dan puncak ketika kedua bidang tersebut saling ortogonal. Dalam kontrol berbasis skalar, sudut antara dua medan magnet bervariasi secara signifikan.
Kontrol vektor berhasil membuat ortogonalitas lagi di motor AC. Untuk mengontrol torsi, masing -masing menghasilkan arus dari fluks magnet yang dihasilkan untuk mencapai responsif mesin DC.
Kontrol vektor motor yang diperintahkan AC mirip dengan kontrol motor DC yang tereksitasi secara terpisah. Dalam motor DC, energi medan magnet φ f yang dihasilkan oleh arus eksitasi IF ortogonal dengan fluks armature φa yang dihasilkan oleh arus jangkar IA. Medan magnet ini dipisahkan dan distabilkan sehubungan dengan satu sama lain. Akibatnya, ketika arus jangkar dikendalikan untuk mengontrol torsi, energi medan magnet tetap tidak terpengaruh dan respons sementara yang lebih cepat diwujudkan.
Kontrol berorientasi lapangan (FOC) dari motor AC tiga fase terdiri dari meniru operasi motor DC. Semua variabel terkontrol ditransformasikan secara matematis menjadi DC bukan AC. Torsi dan fluks kontrol independen targetnya.
Ada dua metode kontrol berorientasi bidang (FOC):
FOC Direct: Arah sudut fluks rotor dihitung secara langsung oleh pengamat fluks.
FOC tidak langsung: arah sudut fluks rotor diperoleh secara tidak langsung dengan memperkirakan atau mengukur kecepatan dan slip rotor.
Kontrol vektor membutuhkan pengetahuan tentang posisi fluks rotor dan dapat dihitung dengan algoritma canggih menggunakan pengetahuan tentang arus dan tegangan terminal (menggunakan model dinamis motor induksi AC). Namun, dari sudut pandang implementasi, kebutuhan akan sumber daya komputasi sangat penting.
Pendekatan yang berbeda dapat digunakan untuk mengimplementasikan algoritma kontrol vektor. Teknik FeedForward, estimasi model dan teknik kontrol adaptif semuanya dapat digunakan untuk meningkatkan respons dan stabilitas.
Kontrol vektor motor AC: tampilan mendalam
Di jantung algoritma kontrol vektor adalah dua konversi penting: konversi Clark, konversi taman dan kebalikannya. Penggunaan transisi Clark dan Park memungkinkan kontrol arus rotor ke area rotor. Hal ini memungkinkan sistem kontrol rotor untuk menentukan tegangan yang harus dipasok ke rotor untuk memaksimalkan torsi di bawah beban yang bervariasi secara dinamis.
Konversi Clark: Konversi matematika Clark memodifikasi sistem tiga fase menjadi sistem dua koordinat:
Di mana IA dan IB adalah komponen dari datum ortogonal dan IO adalah komponen homoplanar yang tidak penting
Sistem referensi rotor tiga fase versus rotasi
Konversi Taman: Konversi Matematika Taman Mengubah sistem statis dua arah menjadi vektor sistem berputar.
Representasi dua fase, bingkai dihitung oleh transformasi Clarke dan kemudian diumpankan ke modul rotasi vektor di mana ia memutar sudut θ agar sesuai dengan frame D, Q yang melekat pada energi rotor. Konversi sudut θ direalisasikan sesuai dengan persamaan di atas.
Struktur dasar kontrol vektor berorientasi medan magnet motor AC
Transformasi Clarke menggunakan arus tiga fase IA, IB, dan IC untuk menghitung dua fase ortogonal stator-sumbu arus ISD dan ISQ. Dua arus ini dalam fase stator koordinat tetap diubah menjadi ISD dan ISQ, yang menjadi elemen di taman transformasi d, q. Ini dilakukan dengan menggunakan model fluks motor untuk menghitung energi rotor dalam frame D, Q. Arus ISD, ISQ dan sudut fluks sesaat θ yang dihitung dari model fluks motor digunakan untuk menghitung torsi listrik motor induksi AC.
Dasar -dasar motor AC terkontrol vektor
Nilai -nilai turunan ini dibandingkan dengan nilai referensi dan diperbarui oleh pengontrol PI.
Salah satu keunggulan yang melekat dari kontrol motor berbasis vektor adalah bahwa prinsip yang sama dapat digunakan untuk memilih model matematika yang sesuai untuk mengontrol setiap jenis motor AC, PM-AC atau BLDC.
Kontrol vektor motor BLDC
BLDC Motors adalah pilihan utama untuk kontrol vektor berorientasi lapangan. Motor sikat dengan FOC dapat mencapai efisiensi yang lebih tinggi, hingga 95%, dan juga sangat efisien pada kecepatan tinggi.
3. Algoritma Kontrol Motor Stepper
Berikut ini adalah skema kontrol motor stepper:
Kontrol motor stepper biasanya menggunakan arus penggerak dua arah, dan loncatan motornya direalisasikan dengan mengganti belitan secara berurutan. Biasanya ada 3 urutan mengemudi untuk motor stepper semacam ini:
1. Drive stepper penuh fase tunggal:
Dalam mode ini, belitannya berenergi dalam urutan berikut, AB/CD/BA/DC (BA menunjukkan bahwa energisasi belitan AB dilakukan dalam arah yang berlawanan). Urutan ini dikenal sebagai mode all-stepping fase tunggal, atau mode penggerak gelombang. Pada suatu waktu, hanya satu fase yang diberi energi.
2. 2- fase drive langkah penuh:
Dalam mode ini, kedua fase diberi energi bersama, sehingga rotor selalu antara dua kutub. Mode ini dikenal sebagai dua fase penuh fase, dan mode ini adalah urutan mengemudi normal untuk motor dua-kutub, yang dapat menghasilkan torsi maksimum.
3. Mode Langkah Setengah:
Mode ini menggabungkan loncatan fase tunggal dan loncatan dua fase dalam satu power-up: power-up fase tunggal, kemudian power-up dua fase, kemudian power-up fase tunggal ..., sehingga motor berjalan menjadi dua -Selisi Langkah. Mode ini dikenal sebagai mode setengah langkah, di mana sudut langkah efektif untuk setiap eksitasi motor berkurang setengahnya, dan torsi outputnya lebih rendah.
Ketiga mode ini dapat digunakan untuk berputar ke arah yang berlawanan (berlawanan arah jarum jam), tetapi tidak jika urutan terbalik.
Biasanya, motor stepper memiliki banyak kutub untuk mengurangi sudut langkah, namun, jumlah belitan dan urutan di mana mereka didorong tetap sama.
4 Algoritma Kontrol Tujuan Umum
Kontrol kecepatan motor tujuan umum, terutama yang menggunakan 2 sirkuit:
1, kontrol sudut fase
2, PWM Chopper Control
Kontrol sudut fase
Kontrol sudut fase adalah metode paling sederhana dari kontrol kecepatan motor tujuan umum. Melalui TRIAC Point Arc, perubahan sudut untuk mengontrol kecepatan. Kontrol sudut fase adalah solusi yang sangat ekonomis, namun, efisiensinya tidak terlalu tinggi, gangguan elektromagnetik mudah (EMI).
Kontrol sudut fase untuk motor tujuan umum
Skema di atas menunjukkan mekanisme kontrol sudut fase, aplikasi khas kontrol kecepatan triac. Pergeseran fase melingkar dari pulsa gerbang triac menghasilkan tegangan yang efisien, menghasilkan kecepatan motor yang berbeda, dan sirkuit deteksi crossover yang berlebihan digunakan untuk membangun referensi waktu untuk menunda pulsa gerbang.
PWM Chopper Control
Kontrol PWM adalah, solusi yang lebih maju untuk kontrol kecepatan motor tujuan umum. Dalam larutan ini, daya mofset, atau IGBT menyalakan tegangan garis AC frekuensi tinggi, yang pada gilirannya menghasilkan tegangan waktu yang bervariasi untuk motor.
PWM Chopper Control untuk Motor Tujuan Umum
Rentang frekuensi switching biasanya 10-20 kHz untuk menghilangkan noise. Metode kontrol untuk motor tujuan umum ini menghasilkan kontrol arus yang lebih baik dan kinerja EMI yang lebih baik dan, oleh karena itu, efisiensi yang lebih tinggi.