Охорони навколишнього середовища була тема занепокоєння. З метою досягнення низьковуглецевої життя, уряди в розвинених країнах використовують податків і зборів скоротити викиди вуглецю та енергії використовувати. Більше половини електричної енергії використовується для дисків двигуна, так що дизайнери не повинні використовувати більш ефективного управління двигуном і дизайн.
Ця стаття буде ввести використання алгоритм керування (ОВК) орієнтація магнітного поля і пульс частотна модуляція (ПФМ) тісно контролювати двигуна для досягнення високої точності і високою ефективністю.
Поле-орієнтованого управління до кінця алгоритм
Скалярним керуванням (або Ґльєр напруги/частотним керуванням) є просте керування метод, який змінює крутний момент і оборотів мотора, змінивши блок живлення (напруга) і частоти, що поставляються статора. Цей метод є досить простий і може бути зроблено навіть з 8/16-бітних мікропроцесорів. Однак, простий дизайн супроводжується найбільший недолік - це недолік, надійні та контролю. Цей метод контролю є достатнім, якщо навантаження зберігається сталою на високих швидкостях. Але коли навантаження зміниться, система не може швидко реагувати, що призводить до втрати енергії.
На відміну від ОВК забезпечує щільно управління двигуном. Цей метод призначена для підтримки статор поточний і магнітного поля в ортогональних держави (тобто під кутом 90 градусів) для досягнення максимального крутного моменту. Починаючи з магнітним полем пов'язані інформація, отримана системою є постійним (чи отримані від кодувальника оцінками, у sensorless операції), він може точно проконтролювати статор поточного для досягнення максимального крутного моменту механічних.
Загалом, ОВК є більш складним і вимагає 32-бітний процесор і апаратне прискорення. Причина в тому, що цей метод вимагає кілька інтенсивних ресурсомістких обчислень модулі, такі як Кларк трансформування, Паркер трансформування тощо, для виконання взаємних перетворення між системами координат двовимірних або тривимірних витягти відносини між струмом і магнітного потоку.
Як показано на рис 1, входи розглядатися для управління двигуна включають цільової крутний момент команда, живлення струм а ротор кут. Перетворенням і обчисленням робляться на основі цих параметрів, і розраховується нове значення їзди силової електроніки. Час, потрібний для завершення циклу ОВК називається петля часу. Як і очікувалося, коротшого петля часу, тим швидше система буде реагувати. Швидкого реагування системи означає, що двигун може швидко пристосовуватися до навантаження і компенсувати помилки в більш короткого періоду часу для більш гладко двигун експлуатації та підвищення ефективності.
Алгоритм ОВК зазвичай здійснюється за допомогою вбудованого процесора з петлею разів між 50us і 100us, залежно від моделі і доступну. Крім того, програмне забезпечення може використовуватись задля реалізації ОВК, але його впевненості не гарантується. Таким чином, велика кількість конструкцій покладатися на FPGA апаратне прискорення прийняти перевагу детермінізму і висока швидкість роботи цієї технології. Використовуючи найсучасніші технології 28nm FPGA, типовий ОВК поточний час циклу є 1.6us1, яка значно меншою, ніж програмне забезпечення підхід.
Так як розширений управління двигуном не тільки зменшує шум, а також підвищує ефективність і точність, найбільш електричному колі реалізуються в устаткування і, як правило мігрувати швидкість петель і змінювати його розташування петель на апаратних реалізацій. Такий підхід є можливо тому, що з розвитком технологій Цифрова електронна схема, одного пристрою достатньо заряджений обчислювальних. Швидкість контролю петля часу і позиції управління петля часу здійснюється FPGA є 3.6us1 і 18us1, відповідно. Це покращення значних експлуатаційні над традиційного програмного забезпечення підходи тому, що традиційні розташування цикл терміни, як правило, в мілісекундного діапазону.
модуляція
Модуляція також є ключовим модуль для підвищення рівня енергоефективності. Різні модуляції схеми може бути використаний в залежності від навантаження, виконання вимог та застосування вимог, і ці схеми модуляції мають значний вплив на функціонування системи управління двигуном. Модуляція Схематичне (малюнок 2) аналізує кілька схем модуляції будемо огляд в цій статті.
Самий основний модуляції схема використовує шість крок модуляції метод, який представляє шість можливих комбінацій трифазні потужність мостів (за винятком 111 і 000 null держав, в якій всі перемикачі повинні бути вимкнені). Цей спосіб перемикання представлена у вигляді шість синій вершини шестикутника. Шість крок модуляції метод застосовується максимальної потужності двигуна, тобто, вихідна напруга інвертор дорівнює в постійного струму.
Хоча Вихідна потужність великий, і дизайн реалізація проста, якщо двигун потребує високої точності і високої надійності, шість крок модуляції метод не повинна використовуватися. Це тому, що двигун працює в нелінійній держави і потребує "стрибати" від однієї держави (вершина) до іншої держави і не може працювати плавно.
Для гладкою роботи двигуна може використовуватися синусоїдального модуляції. Можна синусоїдального модуляції методом зробити двигун працювати гладко? Хоча цей метод є трохи більш складним, ніж шість крок модуляції методу, і немає ніяких переваг ефективності, тому що вихідний інвертор – лише половина в постійного струму, в основному в постійного струму / 2 = 0,5 в постійного струму. На модуляції схема це представлено як внутрішній коло червоного кола.
Щоб компенсувати втрати, викликані синусоїдального модуляції походить векторний простір PWM (SVPWM) модуляції. На SVPWM може забезпечити напруги 1/√3Vdc = 0.5773Vdc. Подібно до синусоїдального модуляції, SVPWM також дозволяє двигуну працювати безперебійно. На модуляції схема це представлено як зовнішній коло червоного кола. Рисунок 3 є сигналу порівняння синусоїдального модуляції метод і SVPWM модуляція способом.
Синусоїдального модуляції і модуляції векторний простір використовувати широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), один з найбільш поширених методів промислового модуляції. Однак, широтно-імпульсної модуляції використовує фіксованого модуляція частоти для налаштування контролю напруги живлення, змінюючи ширину імпульсу, так що поява гармоніки є проблемою. Гармоніки є причиною EMI, Мотор вібрації і втрати енергії.
Щоб заборонити гармоніки, інший метод модуляції може використовуватися, а саме за допомогою модуляція частоти пульсу (ПФМ). Модуляція частоти пульсу дозволяє невелика кількість імпульсів буде проходити на фіксовану ширину і модульованої в різні періоди (частота) залежно від бажаного значення. Цей метод модуляції зменшує гармоніки, тому що гармонік, які розташовані на всіх частотах.
Це порівняння ШПФ (швидке Фур'є спектрометрія) частотний аналіз PWM та ПФМ. Це чітко видно що у ПФМ можна виключити третє гармонійних спотворень.
