Các dạng sóng giao hoán trông như thế nào đối với một động cơ không chổi than?

Tôi đã thấy các dạng sóng để lái một động cơ không chổi than.

Tôi đoán đây là dạng sóng được sử dụng cho việc chuyển đổi khối đơn giản hơn. Nhưng nếu tôi muốn thực hiện các dạng sóng hình sin, tín hiệu PWM bây giờ trông như thế nào? Có cần phải đồng bộ cẩn thận các cạnh trên ba giai đoạn không?

Biểu đồ mà bạn hiển thị có vẻ như sẽ tạo ra Back-EMF hình thang khá thô. Tôi giả định rằng các cổng ở mức 100% là chân thấp của cầu lái xe máy. Tôi không thể nghĩ ra một lý do bạn muốn làm điều này. Nói chung, bạn muốn điện áp cổng của chân trở lại là phần bù của điện áp cổng của chân cung cấp.

Trong giao hoán hình thang sáu bước, bạn thường tăng tốc độ xung nhịp lên đến 100%, để nó ở đó một lúc (~ 30 độ điện xoay), sau đó lại dốc nó xuống một lần nữa.

Trong giao hoán hình sin, chu kỳ nhiệm vụ PWM liên tục thay đổi trong các giá trị hình sin. Dưới đây là một sơ đồ tốt cho thấy sự khác biệt giữa ổ đĩa hình sin và ổ đĩa hình thang PWM và tín hiệu pha:

Ghi chú ứng dụng Fairchild này hiển thị PWM mặc dù xoay 360 ° đầy đủ:

Thật hữu ích khi xem xét những gì đang diễn ra trong tín hiệu gần. Những gì bạn thực sự đang làm là thay đổi dần dòng điện trong một sóng tam giác để nó từ từ tích tụ trong stato của động cơ. Bạn có quyền kiểm soát nhiều hơn đối với sự tích tụ này nếu bạn lái các cổng cung cấp và trả lại theo kiểu bổ sung thay vì giữ chân thấp mở.

Tính toán một sóng hình sin chuyên sâu hơn về mặt tính toán (trừ khi bạn sử dụng bảng tra cứu) hơn là một đường dốc đơn giản, giữ, dốc xuống. Nhưng nó tạo ra một ổ đĩa mượt mà hơn nhiều.

Giao hoán không gian-vector thậm chí còn chuyên sâu hơn về mặt tính toán. Và trong khi nó có gợn mô-men xoắn nhiều hơn so với ổ hình sin, nó sử dụng điện áp bus cao hơn và do đó hiệu quả hơn về mặt công suất.

Điện áp pha trong ổ đĩa không gian kết thúc giống như thế này:

Điều này được thực hiện bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ của PWM trong cả ba giai đoạn cùng một lúc. Điều này trái ngược với việc chỉ có một pha được điều khiển như trong ổ hai góc hoặc có hai pha được điều khiển theo cặp bổ sung như trong ổ bốn góc.

Có rất nhiều tài liệu về việc thực hiện điều khiển động cơ không chổi than nhưng đây là một cái nhìn tổng quan.

Để hiểu sự khác biệt giữa các dạng sóng giao hoán, điều quan trọng là phải hiểu cách thức hoạt động của động cơ không chổi than.

Một động cơ ba pha (hai cực) sẽ có ba cuộn dây xung quanh một nam châm duy nhất ở trung tâm. Mục đích là để cung cấp năng lượng cho các cuộn dây theo thứ tự để trục của động cơ (và nam châm của nó) quay.

Có hai từ trường quan trọng ở đây, trường của rôto (nam châm quay) và trường của stato (cuộn dây tĩnh):

Chúng tôi gọi hướng của từ trường là "vectơ thông lượng" của nó bởi vì nó nghe rất tuyệt. Điều quan trọng nhất để học hỏi từ hình ảnh này là bạn muốn hai từ trường nằm đúng góc với nhau. Điều này tối đa hóa hiệu quả và mô-men xoắn.

Sơ đồ giao hoán ngu ngốc nhất là hình thang. Sử dụng cảm biến sảnh hoặc EMF ngược từ động cơ, có thể xác định xem động cơ có ở một trong số các vị trí riêng biệt hay không và thực hiện điều khiển bật / tắt trên một hoặc hai cuộn dây để dẫn từ trường xung quanh động cơ:

Do có thể chỉ có sáu hướng riêng biệt cho trường stato, vectơ thông lượng của động cơ có thể ở bất kỳ đâu từ 60-120 độ (thay vì 90 mong muốn) và do đó bạn có được gợn mô-men xoắn và hiệu quả kém.

Một giải pháp rõ ràng ở đây là chuyển sang giao hoán hình sin và làm mịn dạng sóng:

Nếu bạn biết định hướng chính xác của rôto, bạn có thể thực hiện một số trig để tính chu kỳ nhiệm vụ chính xác của PWM để áp dụng cho mỗi cuộn dây để giữ cho vectơ thông lượng ở 90 độ và bam bạn có một vectơ thông lượng 90 độ tuyệt đẹp. (Hướng của rôto có thể được xác định thông qua bộ mã hóa, nội suy hoặc ước tính nâng cao hơn như bộ lọc kalman).

Vì vậy, ngay bây giờ bạn có thể tự hỏi làm thế nào bạn có thể làm tốt hơn so với giao hoán hình sin. Lỗ hổng quan trọng của giao hoán hình sin là các đầu ra được gửi thẳng đến PWM. Do độ tự cảm của cuộn dây, dòng điện (và do đó là vectơ thông lượng) sẽ tụt lại phía sau các giá trị được chỉ huy và khi động cơ đạt tốc độ tối đa, vectơ thông lượng sẽ ở 80 hoặc 70 độ thay vì 90.

Đây là lý do tại sao giao hoán hình sin có hiệu suất tốc độ cao kém.

Điều này cuối cùng đưa chúng ta đến điều khiển vectơ thông lượng, là tên được đặt cho các thuật toán điều khiển (thường là độc quyền) nhằm đảm bảo từ thông duy trì ở 90 độ ngay cả ở tốc độ cao. Cách đơn giản nhất để làm điều này là dẫn trường, ví dụ, 90-120 độ tùy thuộc vào tốc độ bạn đang đi, biết rằng từ thông thực tế sẽ bị trễ.

Các giải pháp mạnh mẽ hơn liên quan đến PID / feedforward để kiểm soát chính xác dòng điện đi qua từng pha. Mỗi nhà sản xuất servo đều có thuật toán nội bộ riêng của họ, vì vậy tôi chắc chắn có một số thứ khá phức tạp ở cạnh chảy máu.

Nói một cách đơn giản nhất, điều khiển vectơ thông lượng là điều khiển hình sin của dòng điện đi đến từng pha (thay vì chỉ chu kỳ nhiệm vụ PWM).

Ranh giới giữa vectơ hình sin / thông lượng khá mơ hồ do một số công ty thực hiện kiểm soát nâng cao trên các ổ đĩa "hình sin" của họ (về cơ bản làm cho chúng trở thành vectơ thông lượng). Ngoài ra, vì về mặt kỹ thuật bạn có thể gọi hầu hết mọi thứ kiểm soát véc tơ thông lượng, chất lượng triển khai có thể khác nhau.