Simülasyon kullanarak alan yönelimli kontrol algoritmaları geliştirin
Alan yönelimli kontrol (FOC) veya vektör kontrolü, endüktans makineleri, sabit mıknatıslı senkron makineler (PMSM’ler) ve fırçasız DC (BLDC) dahil olmak üzere çeşitli motor tipleri için tam tork ve hız aralığında iyi kontrol yeteneği elde etmek için kullanılan bir kontrol tekniğidir. motorlar. Nominal hızın üzerindeki hızlar için alan zayıflama kontrollü alan yönelimli kontrol kullanılır.
Aşağıdaki blok diyagram, aşağıdaki bileşenleri içeren alan yönelimli bir kontrol mimarisini göstermektedir:
- İki oransal entegre kontrolcüden oluşan akım kontrolcüsü
- İsteğe bağlı dış döngü hız denetleyicisi ve akım referans üreteci
- Clarke, Park ve ters Park dönüşümleri, durağan ve dönen senkron çerçeveler arasında dönüştürme yapar
- vα ve vβ komutlarını stator sargılarına uygulanan darbe genişliği modülasyon sinyallerine dönüştürmek için bir uzay vektörü modülatör algoritması
- Başlatma ve kapatma mantığı dahil olmak üzere koruma ve yardımcı işlevler
- Sensörsüz kontrol isteniyorsa rotor açısal konumunu tahmin etmek için isteğe bağlı gözlemci
Alan yönelimli kontrolün blok diyagramı.
Alan odaklı bir kontrol tasarlayan motor kontrol mühendisleri aşağıdaki görevleri yerine getirir:
- Akım döngüsü için iki PI denetleyicisi ile denetleyici mimarisi geliştirin
- İsteğe bağlı dış hız ve konum döngüleri için PI denetleyicileri geliştirin
- Performans gereksinimlerini karşılamak için tüm PI denetleyicilerinin kazançlarını ayarlayın
- PWM’nin kontrolü için bir uzay vektör modülatörü tasarlayın
- Sensörsüz kontrol kullanılıyorsa rotor konumunu ve hızını tahmin etmek için bir gözlemci algoritması tasarlayın
- Optimum id_ref ve iq_ref oluşturmak için Amp başına maksimum tork veya alan zayıflatma kontrol algoritmaları tasarlayın
- Hesaplama açısından verimli Park, Clarke ve ters Park dönüşümlerini uygulayın
- Tasarım hatası tespiti ve koruma mantığı
- Farklı çalışma koşullarında denetleyici performansını doğrulayın ve doğrulayın
- Bir mikrodenetleyici veya bir FPGA üzerinde sabit veya kayan noktalı bir denetleyici uygulayın
Simulink® kullanan saha odaklı kontrol tasarımı, donanım testinden önce motorun tüm çalışma aralığında kontrol algoritmaları tasarlamak, ayarlamak ve doğrulamak ve hataları tespit etmek ve düzeltmek için çok oranlı simülasyon kullanmanıza olanak tanır. Prototip testi miktarını azaltabilir ve donanım üzerinde test edilmesi pratik olmayan arıza koşullarına karşı kontrol algoritmalarının sağlamlığını doğrulayabilirsiniz. Simulink ile simülasyonu kullanarak şunları yapabilirsiniz:
- Senkron ve asenkron üç fazlı makineler dahil olmak üzere çeşitli motor tiplerini modelleyin. ANSYS® Maxwell®, JMAG® ve Femtet gibi FEA araçlarından içe aktarılarak oluşturulan basit birinci prensip, toplu toplam modellerinden yüksek doğruluk, akı tabanlı doğrusal olmayan modellere kadar farklı doğruluk düzeylerinde modeller oluşturabilir ve bunlar arasında geçiş yapabilirsiniz. ®.
- Akım denetleyicilerini, hız denetleyicilerini ve modülatörleri modelleyin.
- Model invertör güç elektroniği.
- Ayar kontrol sistemi, Bode çizimi ve kök yeri gibi doğrusal kontrol tasarım teknikleri ve otomatik PID ayarı gibi teknikler kullanarak kazanç sağlar.
- Güvenli çalışmayı sağlamak için başlatma, kapatma ve hata modlarını modelleyin ve değer kaybı ve koruma mantığını tasarlayın.
- Rotor konumunu ve hızını tahmin etmek için gözlemci algoritmaları tasarlayın.
- Minimum güç kaybı, rotor nominal hızının üzerinde çalışma ve parametrik belirsizlikler altında doğru çalışma sağlamak için id_ref ve iq_ref’i optimize edin.
- G/Ç kanalları için sinyal koşullandırma ve işleme algoritmaları tasarlayın.
- Normal ve anormal çalışma senaryoları altında sistem performansını test etmek için motor ve kontrolcünün kapalı döngü simülasyonlarını çalıştırın.
- Hızlı prototipleme, döngüde donanım testi ve üretim uygulaması için otomatik olarak ANSI, ISO veya işlemci için optimize edilmiş C kodu ve HDL oluşturun.
