مقدمه ای بر حلقه جاری اصل کنترل
موتور محرک وسایل نقلیه با انرژی جدید
در وسایل نقلیه انرژی جدید، کنترل کننده موتور (MCU) کنترل گشتاور و سرعت موتور محرک (مانند موتور سنکرون آهنربای دائم، PMSM) را درک می کند. استراتژی های کنترل رایج آن عبارتند از:
• کنترل برداری (Field Oriented Control, FOC): این استراتژی رایج ترین روش کنترل در کاربردهای فعلی خودرو است. می تواند به طور مستقل میدان مغناطیسی تحریک موتور را کنترل کند (میدان مغناطیسی تحریک موتور سنکرون مغناطیسی دائمی توسط آهنربای دائمی تامین می شود و برای ایجاد میدان مغناطیسی نیازی به جریان تحریک اضافی نیست. در اینجا به حفظ پایداری موتور اشاره دارد. پیوند شار مغناطیسی از طریق Id) و میدان مغناطیسی گشتاور، در نتیجه به کنترل دقیق گشتاور و سرعت دست می یابد.
• کنترل مستقیم گشتاور (کنترل مستقیم گشتاور، DTC): این روش به تبدیل مختصات پیچیده نیاز ندارد، اما با اندازه گیری و کنترل مستقیم گشتاور الکترومغناطیسی و اتصال شار استاتور موتور، به هدف کنترل دست می یابد.
در اینجا، با در نظر گرفتن کنترل حلقه جریان در استراتژی کنترل برداری به عنوان مثال، فرآیند کنترل موتور محرک به صورت زیر خلاصه می شود:
1. اندازه گیری موقعیت و سرعت روتور موتور.
MCU اطلاعات موقعیت و سرعت روتور موتور را از رمزگذار چرخشی نصب شده در یک انتهای شفت موتور یا یکپارچه شده در داخل موتور به دست می آورد و از طریق یک کوپلینگ به شفت موتور متصل می شود تا اطمینان حاصل شود که آنها می توانند به صورت کواکسیال بچرخند.
دو نوع رمزگذار چرخشی وجود دارد: رمزگذار مطلق و انکودر افزایشی. با در نظر گرفتن کاربرد رمزگذارهای افزایشی به عنوان مثال، معمولاً از دو دنباله پالس A و B با اختلاف فاز 90 درجه تشکیل شده است و موقعیت مرجع با پالس فاز Z مشخص می شود که معمولاً موقعیت یا مبدا صفر نامیده می شود. سیگنال
هنگامی که موتور می چرخد، فاز A و فاز B به طور متناوب پالس های موج مربعی را تولید می کنند. در این زمان، MCU می تواند با مقایسه 90 درجه اختلاف فاز بین دو فاز، جهت چرخش موتور را تعیین کند و با ثبت تعداد پالس ها و تغییر تعداد پالس ها، زاویه یا فاصله چرخش موتور را تعیین کند. در واحد زمان، و سرعت موتور را محاسبه کنید. از طریق اطلاعات موقعیت روتور و سرعت به دست آمده، MCU می تواند کنترل بیشتری مانند حلقه فعلی یا حلقه سرعت را انجام دهد.
به عنوان مثال، هنگامی که موتور در یک زاویه خاص می چرخد، رمزگذار تعداد متناظری از پالس ها را تولید می کند. جهت چرخش موتور با مقایسه ترتیب پالس های فاز A و فاز B تعیین می شود و سرعت بر اساس تعداد پالس ها در واحد زمان محاسبه می شود. با فرض اینکه MCU 10،000 پالس را در 1 ثانیه دریافت کند، و رمزگذار تنها 1،000 پالس در هر دور تولید کند، سرعت موتور 10rpm/s (سرعت موتور ω) است.
رمزگذار برای هر دور یک پالس فاز Z تولید می کند. هنگامی که MCU برای اولین بار پالس فاز Z را دریافت می کند، از این موقعیت به عنوان نقطه مرجع صفر استفاده می کند و سپس تعداد پالس های فاز A را برای تعیین موقعیت روتور موتور نسبت به موقعیت صفر می شمارد. اگر 300 پالس فاز A شناسایی شود، موقعیت زاویه ای روتور موتور نسبت به موقعیت صفر 300/1000 دور یا 108 درجه خواهد بود (تبدیل به رادیان θ=3π/5).
