Atrof muhitni muhofaza qilish har doim tashvishli masaladir. Kam karbonli hayotga erishish uchun rivojlangan mamlakatlar hukumatlari uglerod chiqindilari va energiya iste'molini kamaytirish uchun soliqlar va to'lovlardan foydalanadilar. Elektr quvvatining yarmidan ko'pi motorni ishlatish uchun ishlatiladi, shuning uchun dizaynerlar yanada samarali vosita boshqaruvini va dizaynini ishlatmasligi kerak.
Ushbu maqola magnit maydon yo'nalishini nazorat qilish (FOC) algoritmini va impuls chastotasini modulyatsiyasini (PFM) motorni diqqat bilan nazorat qilish uchun yuqori aniqlik va yuqori mahsuldorlikka erishish uchun qo'llaydi.
Field oriented control (FOC) algoritmi
Scalar nazorati (yoki odatda kuchlanish / chastota nazorati deb nomlanadi) - kuchlanish (voltaj) va statorga berilgan chastotani o'zgartirib, mexanizmning momentini va tezligini o'zgartiradigan oddiy boshqaruv usuli. Ushbu usul juda oddiy va 8/16 bitli mikroprosessor bilan ham amalga oshirilishi mumkin. Shu bilan birga, oddiy dizayni eng katta ahvolga ega - ishonchli va ishonchli boshqarishning yo'qligi. Ushbu nazorat qilish usuli yukning yuqori tezlikda saqlanib turishi uchun etarli. Lekin yuk tushganda, tizim tezkor javob bera olmaydi, natijada energiya halok bo'ladi.
Buning aksincha, FOC qattiq vosita nazoratini ta'minlaydi. Ushbu usul stator oqimini va magnit maydonini maksimal momentga erishish uchun tik turg'un holatida (90 daraja burchak ostida) ushlab turish uchun mo'ljallangan. Tizim tomonidan olingan magnit maydon bilan bog'liq ma'lumotlar (kodlovchi yoki sensorsiz ishlashda hisoblangan) sobit bo'lgani uchun stator tokini maksimal mexanik momentga erishish uchun aniq nazorat qilish mumkin.
Umuman olganda, FOC yanada murakkab va 32-bit protsessor va apparat tezlashtirish talab qiladi. Buning sababi shundaki, bu usul oqim va magnit oqim o'rtasidagi aloqani olib tashlash uchun uch o'lchamli yoki ikki o'lchovli koordinatali tizimlar o'rtasida o'zaro ishlashni amalga oshirish uchun Clark transformatsiyasi, Parker konvertatsiyasi va boshqalar kabi bir necha hisobga olinadigan intensiv modullarni talab qiladi.
Shakl 1da ko'rsatilgandek, vositani boshqarish uchun hisobga olinadigan ma'lumotlar maqsad moment buyrug'ini, oqim oqimini va rotor burchagini o'z ichiga oladi. Ishlab chiqarish va hisoblash ushbu parametrlarga asoslanib amalga oshiriladi va quvvat elektronlarining yangi drayver qiymati hisoblanadi. FOC tsiklini bajarish uchun zarur bo'lgan vaqtga loop vaqti deyiladi. Kutilganidek, pastadir vaqti qanchalik qisqa bo'lsa, tizim tezroq javob beradi. Tez javob beruvchi tizim vosita yukni tezlik bilan moslashtirishi va yanada qulayroq vosita ishlashi va yuqori samaradorlik uchun kamroq vaqt ichida xatoliklarni qoplashini bildiradi.
FOC algoritmi odatda modelga va mavjud apparatga qarab, 50us va 100us oralig'idagi pastadir muddati bo'lgan ko'milgan protsessor yordamida amalga oshiriladi. Bunga qo'shimcha ravishda, dastur FOCni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin, ammo uning aniqligi kafolatlanmaydi. Shuning uchun, ko'plab dizaynlar ushbu texnologiyaning determinizmi va yuqori tezkor ishlashidan foydalanish uchun FPGA apparatini tezlashtirishga tayanadi. Eng ilg'or 28nm FPGA texnologiyasidan foydalangan holda, odatda FOC oqimining pastadir vaqti 1.6us1 bo'lib, bu dasturiy ta'minot yondashuvidan sezilarli darajada qisqaroq.
Kengaytirilgan vosita nazorati nafaqat shovqinni qisqartiribgina qolmay, balki hosildorlik va aniqlikni ham oshiribgina qolmay, ko'plab joriy datchiklar hozirda apparaturada ish olib borilmoqda va tezlikni taymeri va joylashuvlarini ilova dasturlariga o'tkazishadi. Ushbu yondoshish mumkin, chunki raqamli elektron elektron texnologiyasini ishlab chiqishda yagona qurilma etarlicha hisoblash quvvatiga ega. FPGA tomonidan qo'llaniladigan tezlikni nazorat qilish davri vaqti va joylashuvni nazorat qilish davri vaqti mos ravishda 3.6us1 va 18us1 bo'ladi. Ushbu an'anaviy dasturiy ta'minot yondoshuvlari orqali ishlashning sezilarli darajada yaxshilanishi, chunki an'anaviy joylashuvni pastadir vaqtlari odatda millisekund oralig'ida bo'ladi.
modulyatsiya
Modulyatsiya shuningdek energiya samaradorligini oshirishning muhim modulidir. Yuklab olish, ishlash talablari va dastur talablariga qarab, turli modulyatsiya sxemalarini ishlatish mumkin va bu modulyatsiya sxemalari vosita boshqaruv tizimining ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Modulyatsiya sxemasi (2-rasm) ushbu maqolada biz ko'rib chiqadigan bir nechta modulyatsiya sxemalarini tahlil qiladi.
Eng asosiy modulyatsiya sxemasi oltita-bosqichli modulyatsiya usulidan foydalanadi, bu uch fazali kuch ko'priklarining oltita kombinatsiyasini ifodalaydi (barcha kalitlar o'chirilgan 111 va 000 null holatlardan tashqari). Ushbu kommutatsiya usuli olti burchakli olti ko'k burchak shaklida ifodalanadi. Oltita bosqichli modulyatsiya usuli vosita uchun maksimal quvvatni qo'llaydi, ya'ni invertorning chiqish kuchlanishi Vdc ga teng.
Chiqish quvvati katta bo'lsa va dizayni amalga oshirish oson bo'lsa, vosita yuqori aniqlik va yuqori mustahkamlikni talab qilsa, olti bosqichli modulyatsiya usuli qo'llanilmasligi kerak. Buning sababi shundaki, vosita chiziqli bo'lmagan holatda ishlaydi va bir davlatdan (vertex) boshqa davlatga "sakrab" o'tishlari va silliq ishlamasligi kerak.
Dvigatelning yumshoq ishlashi uchun sinusoidal modulyatsiya qo'llanilishi mumkin. Sinusoidal modulyatsiya usuli vositani muammosiz ishlashi mumkinmi? Ushbu usul, olti bosqichli modulyatsiya uslubiga qaraganda ancha murakkab bo'lsa-da, samaradorlikning hech qanday afzalligi yo'q, chunki invertor chiqishi Vdc ning faqat yarmi, asosan Vdc / 2 = 0,5 Vdc dir. Modulyatsiya sxemasida bu qizil doiraning ichki doirasi sifatida ifodalanadi.
Sinusoidal modulyatsiyani keltirib chiqaradigan zararning o'rnini qoplash uchun kosmik vektor PWM (SVPWM) modulyatsiyasi chiqariladi. SVPWM 1 / √3Vdc = 0,5773Vdc kuchlanishini ta'minlaydi. SVPWM, sinusoidal modulyatsiyaga o'xshab, vosita muammosiz ishlaydi. Modulyatsiya sxemasida bu qizil doiraning tashqi doirasi sifatida ifodalanadi. Shakl 3 - sinusoidal modulyatsiya usuli va SVPWM modulyatsiyasi usuli to'lqin shaklini taqqoslash.
Har ikkala sinusoidal modulyatsiya va kosmik vektor modulatsiyasi eng keng tarqalgan sanoat modulyatsiya texniklaridan biri bo'lgan impuls kengligi modulatsiyasini (PWM) ishlatadi. Biroq, yurak urish tezligi modulatsiyasi puls kengligini o'zgartirib, besleme zo'riqishini boshqarish uchun qattiq modulyatsiya chastotasini qo'llaydi, shuning uchun harmoniklarning paydo bo'lishi muammo hisoblanadi. Harmoniklar EMI, vosita tebranishi va energiya yo'qotishining sababi hisoblanadi.
Harmonikani bostirish uchun boshqa bir modulyatsiya usuli ham foydalanish mumkin, ya'ni impuls chastotali modulyatsiyasi (PFM). Darbeli chastotali modulyatsiyani oz miqdorda impulslar sobit bo'lgan kenglikda ushlab turish imkonini beradi va istalgan qiymatga qarab turli davrlarda (chastotada) modulyatsiyalanadi. Ushbu modulyatsiya usuli harmonikani pasaytiradi, chunki harmonikalar barcha chastotalarda tarqaladi.
Bu PWM va PFM ning FFT (Fast Fourier Transform) chastotasi tahlilini taqqoslash. PFM uchinchi harmonik buzilishini bartaraf qilishi mumkinligi aniq ko'rinishi mumkin.
