Uvod v tokovno zanko principa krmiljenja
pogonski motor novih energijskih vozil
V novih energetskih vozilih motorni krmilnik (MCU) izvaja nadzor navora in hitrosti pogonskega motorja (kot je sinhronski motor s trajnimi magneti, PMSM). Njegove skupne strategije nadzora so:
• Vektorsko krmiljenje (Field Oriented Control, FOC): Ta strategija je najpogostejša metoda nadzora v trenutnih aplikacijah vozil. Lahko neodvisno nadzoruje vzbujevalno magnetno polje motorja (vzbujalno magnetno polje sinhronskega motorja s trajnim magnetom zagotavlja trajni magnet in za vzpostavitev magnetnega polja ni potreben dodaten vzbujevalni tok. Tukaj se nanaša na vzdrževanje stabilnosti povezava magnetnega pretoka skozi Id) in magnetno polje navora, s čimer se doseže natančen nadzor navora in hitrosti.
• Neposredno krmiljenje navora (Direct Torque Control, DTC): ta metoda ne zahteva kompleksne transformacije koordinat, ampak doseže cilj krmiljenja z neposrednim merjenjem in krmiljenjem elektromagnetnega navora in pretočne povezave statorja motorja.
Tukaj, če za primer vzamemo krmiljenje tokovne zanke v strategiji vektorskega krmiljenja, je postopek krmiljenja pogonskega motorja povzet na naslednji način:
1. Merjenje položaja rotorja motorja in hitrosti
MCU pridobi informacije o položaju in hitrosti rotorja motorja iz rotacijskega dajalnika, ki je nameščen na enem koncu gredi motorja ali je vgrajen v motor in je povezan z gredjo motorja prek sklopke, da se zagotovi, da se lahko vrtita soosno.
Obstajata predvsem dve vrsti rotacijskih dajalnikov: dajalniki absolutne vrednosti in inkrementalni dajalniki. Če za primer vzamemo uporabo inkrementalnih dajalnikov, je običajno sestavljen iz dveh zaporedij impulzov A in B s fazno razliko 90 stopinj, referenčni položaj pa je označen s faznim impulzom Z, ki se običajno imenuje ničelni položaj ali izvor signal.
Ko se motor vrti, bosta faza A in faza B izmenično oddajali pravokotne impulze. V tem času lahko MCU določi smer vrtenja motorja s primerjavo 90-stopinjske fazne razlike med obema fazama in določi kot ali razdaljo, ki jo je zavrtel motor, tako da zabeleži število impulzov in spremembo števila impulzov. na časovno enoto in izračunajte hitrost motorja. S pridobljenimi informacijami o položaju rotorja in hitrosti lahko MCU izvaja nadaljnje krmiljenje, kot je tokovna zanka ali hitrostna zanka.
Na primer, ko se motor zavrti za določen kot, bo kodirnik ustvaril ustrezno število impulzov. Smer vrtenja motorja se določi s primerjavo vrstnega reda impulzov A-faze in B-faze, hitrost pa se izračuna na podlagi števila impulzov na časovno enoto. Ob predpostavki, da MCU prejme 10,000 impulzov v 1 sekundi, kodirnik pa ustvari le 1,000 impulzov na vrtljaj, je hitrost motorja 10rpm/s (hitrost motorja ω).
Kodirnik ustvari impulz faze Z za vsak obrat. Ko MCU prvič prejme impulz faze Z, ta položaj uporabi kot ničelno referenčno točko in nato prešteje število impulzov faze A, da določi položaj rotorja motorja glede na ničelni položaj. Če je zaznanih 300 impulzov A-faze, bo kotni položaj rotorja motorja glede na ničelni položaj 300/1000 vrtljajev ali 108 stopinj (pretvorjeno v radiane θ=3π/5).