Hallo! Als Lieferant von PMSM -DC -Motoren habe ich viele Fragen zu den gemeinsamen Kontrollalgorithmen für diese Motoren erhalten. Also dachte ich, ich würde einige Einblicke zu diesem Thema teilen.
PMSM oder permanenter Magnetsynchronmotor ist ein Elektromotor, der permanente Magnete am Rotor verwendet, um ein Magnetfeld zu erzeugen. DC -PMSM -Motoren sind bekannt für ihre hohe Effizienz, hohe Leistungsdichte und hervorragende dynamische Leistung. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, von der industriellen Automatisierung bis hin zu Elektrofahrzeugen.
Lassen Sie uns nun in die gemeinsamen Kontrollalgorithmen für PMSM -DC -Motoren eintauchen.
1. Vektorkontrolle
Die Vektorkontrolle, auch als feldorientierte Kontrolle (FOC) bekannt, ist eines der beliebtesten Kontrollalgorithmen für PMSM-DC-Motoren. Die Grundidee hinter der Vektorsteuerung besteht darin, die dreiphasigen Wechselstromströme in den Statorwicklungen in zwei orthogonale Komponenten umzuwandeln: die Drehmomentkomponente (IQ) und die Flusskomponente (ID).
Indem wir diese beiden Komponenten unabhängig steuern, können wir das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Motors eine präzise Steuerung erreichen. Wenn wir beispielsweise das Drehmoment des Motors erhöhen möchten, können wir den Wert von IQ erhöhen. Und wenn wir den magnetischen Fluss im Motor einstellen wollen, können wir den Wert der ID steuern.
Einer der Vorteile der Vektorkontrolle ist die hohe dynamische Leistung. Es ermöglicht eine schnelle und genaue Steuerung der Geschwindigkeit und des Drehmoments des Motors, sodass es für Anwendungen geeignet ist, die schnelle Geschwindigkeits- oder Drehmomentänderungen erfordern, z. B. Robotik und Werkzeugmaschinen.
2. Direkter Drehmomentkontrolle (DTC)
Die direkte Drehmomentregelung ist ein weiterer weit verbreiteter Steueralgorithmus für PMSM -DC -Motoren. Im Gegensatz zur Vektorsteuerung, die sich auf die Steuerung der Statorströme konzentriert, steuert DTC das Drehmoment und den Fluss des Motors direkt.
In DTC werden das Drehmoment und der Fluss des Motors auf der Grundlage der gemessenen Statorspannungen und -ströme geschätzt. Anschließend wird eine Schalttabelle verwendet, um die entsprechenden Spannungsvektoren für die Statorwicklungen des Motors auszuwählen, um das Drehmoment und den Fluss innerhalb eines bestimmten Hysteresebandes zu halten.
DTC hat mehrere Vorteile. Es hat eine einfache Kontrollstruktur und erfordert keine komplexen Koordinatentransformationen wie die Vektorkontrolle. Es hat auch eine schnelle Drehmomentantwort, die es für Anwendungen geeignet ist, die schnelle Drehmomentänderungen wie Aufzugssysteme erfordern.
DTC hat jedoch auch einige Nachteile. Es kann ein hohes Drehmoment und eine Flusswellung verursachen, was zu einem erhöhten Motorgeräusch und einer Vibration führen kann. Darüber hinaus ist die Schaltfrequenz in DTC nicht konstant, was es schwierig macht, die Stromversorgungselektronik des Motors zu entwerfen.
3. Sensorlose Steuerungsalgorithmen
In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Notwendigkeit mechanischer Sensoren wie Encoder oder Resolver zu beseitigen, um die Kosten und Komplexität des Motorsteuerungssystems zu senken. Es wurden sensorlose Kontrollalgorithmen entwickelt, um die Rotorposition und Geschwindigkeit des Motors basierend auf den gemessenen Statorspannungen und -strömen abzuschätzen.
Es gibt verschiedene Arten von sensorlosen Steuerungsalgorithmen für PMSM -DC -Motoren, darunter:
A. Back-EMF-basierte Methoden
Back-EMF (elektromotive Kraft) basierende Methoden schätzen die Rotorposition und Geschwindigkeit, indem die in den Statorwicklungen induzierten Rück-EMF induziert wird. Der Back-EMF ist proportional zur Geschwindigkeit des Motors und zur Rotorposition. Durch die Analyse der Back-EMF-Wellenform können wir die Rotorposition und Geschwindigkeit schätzen.
Diese Methoden sind relativ einfach und wurden in kostengünstigen Anwendungen häufig verwendet. Sie haben jedoch einige Einschränkungen, wie z. B. eine schlechte Leistung bei niedrigen Geschwindigkeiten und während des Starts.
B. Modellbasierte Methoden
Modellbasierte Methoden verwenden ein mathematisches Modell des PMSM-Gleichstrommotors, um die Rotorposition und Geschwindigkeit abzuschätzen. Das Modell berücksichtigt die elektrischen und mechanischen Parameter des Motors wie den Statorwiderstand, die Induktivität und die Trägheit.
Durch den Vergleich der gemessenen Statorspannungen und -ströme mit den vom Modell vorhergesagten Werten können wir die Rotorposition und Geschwindigkeit schätzen. Modellbasierte Methoden können genauere Schätzungen liefern als Back-EMF-basierte Methoden, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten. Sie erfordern jedoch genaue Kenntnisse der Parameter des Motors, die in der Praxis möglicherweise schwer zu erhalten sein.
4. Adaptive Kontrolle
Anpassungssteuerungsalgorithmen sind so ausgelegt, dass die Steuerungsparameter des Motorsteuerungssystems in Echtzeit eingestellt werden, um Änderungen der Betriebsbedingungen des Motors zu kompensieren, wie z. B. Variationen des Lastdrehmoments, Temperatur und Motorparameter.
Wenn das Lastdrehmoment des Motors beispielsweise zunimmt, kann ein adaptiver Steueralgorithmus die Steuerparameter automatisch einstellen, um die gewünschte Motordrehzahl und Drehmoment aufrechtzuerhalten. Die adaptive Kontrolle kann die Leistung und Robustheit des Motorsteuerungssystems verbessern, insbesondere in Anwendungen, bei denen die Betriebsbedingungen variabel sind.
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Referenzen
- Kazmierkowski, Abgeordneter, R. Krishnan & F. Blaabjerg (Hrsg.). (2002). Steuerung in der Leistungselektronik: Ausgewählte Probleme. Akademische Presse.
- Vas, P. (1990). Vektorsteuerung von Wechselstrommaschinen. Oxford University Press.
- Boldea, I. & Nasar, SA (1999). Elektrische Laufwerke: Eine Einführung. CRC Press.