ฉันเคยเห็นรูปคลื่นในการขับมอเตอร์แบบไร้แปรง
ฉันเดาว่านี่คือรูปแบบของคลื่นที่ใช้สำหรับการเปลี่ยนบล็อกที่ง่ายขึ้น แต่ถ้าฉันต้องการทำรูปคลื่นไซน์สัญญาณ PWM ตอนนี้จะเป็นอย่างไร? จำเป็นต้องซิงโครไนซ์ขอบอย่างระมัดระวังในสามเฟสหรือไม่?
คำตอบ:
แผนภาพที่คุณแสดงดูเหมือนว่าจะสร้าง Back-EMF สี่เหลี่ยมคางหมูที่ค่อนข้างหยาบ ฉันสมมติว่าประตูที่อยู่ที่ 100% นั้นเป็นขาล่างของสะพานขับเคลื่อนมอเตอร์ ฉันไม่สามารถคิดเหตุผลที่คุณต้องการทำเช่นนี้ โดยทั่วไปคุณต้องการให้แรงดันเกตของขากลับเป็นส่วนประกอบของแรงดันเกตของขาจ่าย
ในการเปลี่ยนรูปสี่เหลี่ยมคางหมูแบบหกขั้นตอนโดยทั่วไปคุณจะเพิ่มความเร็ว PWM สูงสุดถึง 100% แล้วปล่อยทิ้งไว้ครู่หนึ่ง (~ 30 องศาการหมุนด้วยไฟฟ้า) จากนั้นก็ลาดกลับลงมาอีกครั้ง
ในการแลกเปลี่ยนไซน์ไซน์วัฏจักรหน้าที่ของ PWM นั้นมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในค่าไซน์ นี่คือไดอะแกรมที่ดีที่แสดงความแตกต่างระหว่างไดรฟ์ไซน์และไดรฟ์สี่เหลี่ยมคางหมูไดรฟ์และสัญญาณเฟส
บันทึกย่อของแอป Fairchild นี้แสดง PWM ผ่านการหมุน 360 °แบบเต็ม:
มันมีประโยชน์ที่จะดูว่าเกิดอะไรขึ้นในสัญญาณอย่างใกล้ชิด สิ่งที่คุณกำลังทำอยู่ก็คือการเปลี่ยนกระแสในรูปคลื่นแบบค่อยเป็นค่อยไปเพื่อให้มันค่อยๆสร้างขึ้นในสเตเตอร์ของมอเตอร์ คุณสามารถควบคุมการสะสมนี้ได้มากขึ้นถ้าคุณขับอุปทานและส่งคืนประตูในรูปแบบที่สมบูรณ์ยิ่งกว่าที่จะเปิดขาส่วนล่างค้างไว้
การคำนวณคลื่นไซน์นั้นมีความเข้มข้นในการคำนวณมากขึ้น (เว้นแต่คุณจะใช้ตารางการค้นหา) กว่าทางลาดที่เรียบง่ายขึ้นค้างไว้ลาดลง แต่มันสร้างไดรฟ์ที่นุ่มนวลขึ้นมาก
การสลับสับเปลี่ยน Space-vector นั้นเข้มข้นยิ่งกว่าการคำนวณ และในขณะที่มันมีแรงบิดระลอกมากกว่าไดรฟ์แบบไซน์มันจะทำให้การใช้ประโยชน์จากแรงดันไฟฟ้าของบัสสูงขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในแง่ของพลังงาน
แรงดันไฟฟ้าเฟสในไดรฟ์เวคเตอร์เวกเตอร์นั้นมีลักษณะดังนี้:
สิ่งนี้ทำได้โดยการเปลี่ยนวัฏจักรหน้าที่ของ PWM ในสามเฟสพร้อมกัน สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับการมีเพียงเฟสเดียวที่ขับเคลื่อนด้วยในสองไดรฟ์ Quadrant หรือมีสองขั้นตอนในการขับเคลื่อนคู่เสริมเช่นเดียวกับในสี่ไดรฟ์ Quadrant
มีข้อตกลงที่เป็นธรรมเกี่ยวกับการดำเนินการควบคุมมอเตอร์แบบไร้แปรง แต่นี่เป็นภาพรวม
เพื่อทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างรูปแบบของการแลกเปลี่ยนเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจวิธีการทำงานของมอเตอร์แบบไร้แปรง
มอเตอร์สามเฟส (สองขั้ว) จะมีขดลวดสามรอบแม่เหล็กเดียวในศูนย์ เป้าหมายคือการรวมพลังของขดลวดตามลำดับเพื่อให้เพลาของมอเตอร์ (และแม่เหล็กของมัน) หมุน
มีสนามแม่เหล็กสองแห่งที่สำคัญที่นี่สนามของโรเตอร์ (แม่เหล็กหมุน) และสนามสเตเตอร์ (ขดลวดคงที่):
เราอ้างถึงทิศทางของสนามแม่เหล็กว่าเป็น "เวกเตอร์ฟลักซ์" เพราะฟังดูยอดเยี่ยมมาก สิ่งที่สำคัญที่สุดในการเรียนรู้จากภาพนี้คือคุณต้องการให้สนามแม่เหล็กทั้งสองอยู่ในมุมฉากซึ่งกันและกัน สิ่งนี้จะเพิ่มประสิทธิภาพและแรงบิดสูงสุด
รูปแบบการเปลี่ยนที่โง่เง่าคือรูปสี่เหลี่ยมคางหมู การใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์หรือ EMF ด้านหลังจากมอเตอร์เป็นไปได้ที่จะตรวจสอบว่ามอเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่ไม่ต่อเนื่องและดำเนินการควบคุมเปิด / ปิดบนขดลวดหนึ่งหรือสองเส้นเพื่อนำสนามแม่เหล็กรอบมอเตอร์:
เนื่องจากอาจมีการปรับทิศทางได้หกแบบสำหรับสนามสเตเตอร์เท่านั้นเวกเตอร์ฟลักซ์ของมอเตอร์อาจอยู่ที่ใดก็ได้จาก 60-120 องศา (แทนที่จะเป็น 90 องศาที่ต้องการ) ดังนั้นคุณจึงได้ระลอกแรงบิดและประสิทธิภาพที่ไม่ดี
วิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจนที่นี่คือการเปลี่ยนไปใช้การแลกเปลี่ยนแบบไซน์และเพียงแค่ปรับรูปคลื่นให้เรียบ:
ถ้าคุณรู้ทิศทางที่แน่นอนของโรเตอร์คุณก็สามารถทำทริกเพื่อคำนวณวัฏจักรหน้าที่ PWM ที่แน่นอนเพื่อนำไปใช้กับแต่ละขดลวดเพื่อให้เวกเตอร์ฟลักซ์ที่ 90 องศาและปังคุณมีเวกเตอร์ฟลักซ์ 90 องศาที่สวยงาม (การวางแนวโรเตอร์สามารถกำหนดได้ผ่านตัวเข้ารหัสการประมาณค่าหรือการประมาณขั้นสูงเช่นตัวกรองคาลมาน)
ตอนนี้คุณอาจสงสัยว่าคุณทำได้ดีกว่าการเปลี่ยนคำสั่งไซน์ ข้อบกพร่องที่สำคัญของการแลกเปลี่ยนไซน์คือการส่งออกตรงไปยัง PWM เนื่องจากการเหนี่ยวนำขดลวดกระแสไฟฟ้า (และเวกเตอร์ฟลักซ์) จะล้าหลังค่าที่ได้รับคำสั่งและเมื่อมอเตอร์เข้าใกล้ความเร็วสูงสุดเวกเตอร์ฟลักซ์จะอยู่ที่ 80 หรือ 70 องศาแทน 90
นี่คือเหตุผลที่การแลกเปลี่ยนทางไซน์มีประสิทธิภาพความเร็วสูงต่ำ
ในที่สุดนี้นำเราไปสู่การควบคุมฟลักซ์ - เวกเตอร์ซึ่งเป็นชื่อที่กำหนดให้กับอัลกอริธึมการควบคุม (มักเป็นกรรมสิทธิ์) ซึ่งพยายามที่จะทำให้แน่ใจว่าฟลักซ์แม่เหล็กยังคงอยู่ที่ 90 องศาแม้ด้วยความเร็วสูง วิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้คือนำสนามโดย 90-120 องศาขึ้นอยู่กับว่าคุณจะไปเร็วแค่ไหนโดยรู้ว่าฟลักซ์แม่เหล็กที่แท้จริงจะล้าหลัง
โซลูชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเกี่ยวข้องกับ PID / ฟีดไปข้างหน้าเพื่อควบคุมกระแสที่ไหลผ่านในแต่ละเฟสอย่างแม่นยำ ผู้ผลิตเซอร์โวทุกคนมีอัลกอริธึมในบ้านของตัวเองดังนั้นฉันมั่นใจว่ามีบางสิ่งที่ค่อนข้างซับซ้อนที่ขอบเลือด
เพื่อให้ง่ายที่สุดการควบคุมเวกเตอร์ของฟลักซ์คือการควบคุมไซน์ของกระแสไปแต่ละเฟส (แทนที่จะเป็นเพียงวัฏจักรหน้าที่ PWM)
เส้นแบ่งระหว่างเวกเตอร์ sinusoidal / flux นั้นค่อนข้างคลุมเครือเนื่องจาก บริษัท บางแห่งดำเนินการควบคุมขั้นสูงสำหรับไดรฟ์ "sinusoidal" ของพวกเขา นอกจากนี้เนื่องจากคุณสามารถเรียกการควบคุมเวกเตอร์ฟลักซ์ได้แทบทุกอย่างคุณภาพของการใช้งานอาจแตกต่างกันไป