Simülasyon kullanarak BLDC motor kontrol algoritmaları geliştirin
Elektronik olarak değiştirilen veya “fırçasız” motorlar, mekanik olarak değiştirilen veya “fırçalı” muadillerine göre daha yüksek elektrik verimliliği ve tork-ağırlık oranı sundukları için popülaritesini artırmaya devam ediyor. Fırçasız DC (BLDC) motorlar genellikle, stator sargılarının yoğunluğundan dolayı yamuk şeklinde bir ters elektromotor kuvveti (EMK) sergileyen sabit mıknatıslı senkron makineler (PMSM’ler) olarak tanımlanır. Bu, BLDC motorlarını, dağıtılmış stator sargıları nedeniyle sinüzoidal ters EMK sergileyen PMSM motorlarından ayırır.
BLDC ve PMSM motorlarının çalışmasını karşılaştıran MATLAB animasyonu. Animasyon, Simscape Electrical modelinden alınan simülasyon sonuçlarına dayanmaktadır.
Fırçasız DC motorlar tipik olarak trapezoidal kontrol kullanır, ancak alan odaklı kontrol de kullanılır. PMSM motorları tipik olarak yalnızca alan odaklı kontrol kullanır. Trapezoidal BLDC motor kontrolü, alan odaklı kontrolden daha basit bir tekniktir; bir seferde sadece iki faza enerji verir. Tork kontrolü için yalnızca bir PID denetleyicisi gereklidir ve alan yönelimli kontrolün aksine, Park ve Clarke dönüşümlerini kullanan koordinat dönüşümlerine gerek yoktur.
Bir ve iki kutup çifti ile BLDC motorlarının çalışmasını karşılaştıran MATLAB animasyonu. Animasyon, Simscape Electrical modelinden alınan simülasyon sonuçlarına dayanmaktadır.
Trapez yöntemiyle bir BLDC motor kontrolörü tasarlayan motor kontrol mühendisleri aşağıdaki görevleri yerine getirir:
- Dahili akım/gerilim döngüsü için bir PI denetleyici ile denetleyici mimarisi geliştirme
- İsteğe bağlı dış hız ve konum döngüleri için PI denetleyicileri geliştirme
- Performans gereksinimlerini karşılamak için tüm PI denetleyicilerinin kazançlarını ayarlama
- SVM kontrolü tasarımı
- Tasarım hatası tespiti ve koruma mantığı
- Farklı çalışma koşullarında denetleyici performansını doğrulama ve gerçekleme
- Bir mikrodenetleyici üzerinde sabit veya kayan noktalı bir denetleyici uygulama
Simulink® kullanan BLDC motor kontrol tasarımı, kontrol algoritmalarını tasarlamak, ayarlamak ve doğrulamak ve donanım testinden önce motorun tüm çalışma aralığında hataları tespit etmek ve düzeltmek için çoklu simülasyon kullanmanıza olanak tanır. Simulink ile simülasyonu kullanarak, prototip testi miktarını azaltabilir ve donanım üzerinde test edilmesi pratik olmayan arıza koşullarına karşı kontrol algoritmalarının sağlamlığını doğrulayabilirsiniz. Yapılabilecekler:
- Trapezoidal veya isteğe bağlı bir ters EMK’ye sahip BLDC motor modeli
- Akım kontrol cihazlarını, hız kontrol cihazlarını ve modülatörleri modelleme
- İnvertör güç elektroniği modelleme
- Bode grafiği ve kök yeri gibi doğrusal kontrol tasarım teknikleri ve otomatik PID ayarı gibi teknikler kullanarak BLDC motor kontrol sistemi kazançlarını ayarlama
- Güvenli çalışmayı sağlamak için başlatma, kapatma ve hata modlarını modelleme ve değer kaybı ve koruma mantığını tasarlama
- G/Ç kanalları için sinyal koşullandırma ve işleme algoritmaları tasarlama
- Normal ve anormal çalışma senaryoları altında sistem performansını test etmek için motor ve kontrolörün kapalı döngü simülasyonlarını çalıştırma
- Hızlı prototip oluşturma, döngü içinde donanım testi ve üretim uygulaması için otomatik olarak ANSI, ISO veya işlemci için optimize edilmiş C kodu ve HDL oluşturma
