تحليل التحكم في محرك DC بدون فرشاة FOC والموجة المربعة والموجة الجيبية

تم تطوير محرك DC بدون فرش على أساس محرك DC المصقول. إنها تتميز بمزايا تنظيم السرعة بدون خطوات، وتنظيم السرعة الواسعة، وقدرة التحميل الزائد القوية، والخطية الجيدة، والعمر الطويل، والحجم الصغير، والوزن الخفيف، والإنتاج الكبير. إنه يحل سلسلة من المشاكل الموجودة في المحركات المصقولة، ويستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل المعدات الصناعية، والأجهزة، والأجهزة المنزلية، والروبوتات، والمعدات الطبية. نظرًا لأن المحركات بدون فرش لا تحتوي على فرش للتبديل النشط، يلزم وجود مبدل إلكتروني للتبديل. ما ينجزه سائق محرك DC بدون فرش هو وظيفة هذا العاكس الإلكتروني.

طرق التحكم السائدة في محركات التيار المستمر بدون فرش:

الآن هناك ثلاثة أنواع رئيسية: FOC (المعروف أيضًا باسم تحويل تردد المتجه، التحكم في اتجاه ناقل المجال المغناطيسي)، التحكم في الموجة المربعة (المعروف أيضًا باسم التحكم في الموجة شبه المنحرفة، التحكم في 120 درجة، التحكم في تخفيف 6 خطوات) والتحكم في الموجة الجيبية. إذن ما هي مزايا وعيوب كل من طرق التحكم الثلاثة هذه؟

التلاعب بالموجة المربعة:

يستخدم التحكم في الموجة المربعة مستشعر Hall أو خوارزمية ميزانية غير حثية للحصول على موضع دوار المحرك، ثم يتنقل 6 مرات (تبديل واحد كل 60 درجة) خلال دورة كهربائية 360 درجة وفقًا لموضع الدوار. يُنتج كل محرك سمتي مبدّل قوة في اتجاه محدد، لذلك يمكن القول أن دقة السمت لمعالجة الموجة المربعة هي 60 درجة كهربائية. نظرًا لأن شكل موجة تيار الطور للمحرك قريب من موجة مربعة تحت التحكم بهذه الطريقة، فإنه يطلق عليه التحكم في الموجة المربعة.

تتمثل ميزة طريقة التحكم في الموجة المربعة في أن خوارزمية التحكم بسيطة، وتكلفة الأجهزة منخفضة، ويمكن الحصول على سرعة محرك عالية باستخدام وحدة تحكم ذات وظائف عادية؛ العيب هو أن تقلب عزم الدوران كبير، وهناك ضجيج تيار معين، ولا يمكن أن تصل الطاقة إلى القيمة القصوى. . يعد التحكم في الموجة المربعة مناسبًا للمناسبات التي لا تتطلب وظيفة دوران محرك عالية.

التلاعب بالموجة الجيبية:

تستخدم طريقة التحكم في الموجة الجيبية موجة SVPWM، ويكون الإخراج عبارة عن جهد موجة جيبية ثلاثي الطور، والتيار المقابل هو أيضًا تيار موجة جيبية. لا تحتوي هذه الطريقة على مفهوم تخفيف التحكم في الموجة المربعة، والذي يمكن اعتباره عددًا لا نهائيًا من التبديلات في الدورة الكهربائية. من الواضح أنه تتم مقارنة التحكم في الموجة الجيبية بالتحكم في الموجة المربعة، ويكون تقلب عزم الدوران أصغر، والتوافقيات الحالية أقل، ويشعر التحكم بأنه أكثر "حساسة"، ولكن المتطلبات الوظيفية لوحدة التحكم أعلى قليلاً من التحكم في الموجة المربعة ولا يمكن استخدام قوة المحرك. إلى القيمة القصوى.

السيطرة على FOC:

يكمل التحكم في الموجة الجيبية التحكم في ناقل الجهد ويتحكم بشكل مباشر في حجم التيار، لكن لا يمكنه التحكم في اتجاه التيار. يمكن اعتبار طريقة التحكم FOC بمثابة نسخة مطورة من التحكم في الموجة الجيبية، والتي تكمل التحكم في المتجه الحالي، أي التحكم المتجه في المجال المغناطيسي للجزء الثابت للمحرك.

نظرًا لأنه يتم التحكم في اتجاه المجال المغناطيسي للجزء الثابت للمحرك، يمكن الحفاظ على الوقت بين المجال المغناطيسي للجزء الثابت للمحرك والمجال المغناطيسي للجزء الدوار عند 90 درجة لتحقيق أقصى خرج لعزم الدوران تحت تيار معين. تتمثل مزايا طريقة التحكم FOC في: تقلب عزم الدوران الصغير، والطاقة العالية، والضوضاء المنخفضة، والاستجابة الديناميكية السريعة؛ العيوب هي: ارتفاع تكلفة الأجهزة، والمتطلبات العالية لوظائف وحدة التحكم، ومطابقة معلمات المحرك.

ما هي الطريقة الأكثر ملاءمة للتنمية المستقبلية؟

يعد FOC الآن الخيار الأفضل للتحكم الفعال في محركات التيار المستمر بدون فرش (BLDC) والمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM). يتحكم FOC بدقة في حجم واتجاه المجال المغناطيسي، بحيث يتمتع المحرك بعزم دوران ثابت، وضوضاء منخفضة، وطاقة عالية، واستجابة ديناميكية عالية السرعة. نظرًا للمزايا الواضحة لـ FOC، فقد حلت تدريجيًا محل طريقة التحكم التقليدية في العديد من التطبيقات، وقد اجتذبت الكثير من الاهتمام في مهنة التحكم الرياضي.

مخطط كتلة التحكم النموذجي لـ FOC هو كما يلي. من أجل الحصول على معلومات مثل اتجاه دوار المحرك، وسرعة المحرك، والحجم الحالي كاستجابة، من الضروري أولاً جمع تيار طور المحرك، وإجراء سلسلة من التحولات الرياضية وخوارزميات الميزانية عليه، و الحصول على كمية استجابة منفصلة وسهلة التحكم. بعد ذلك، يتم تنفيذ التعديل الديناميكي وفقًا للخطأ بين مقدار التفاعل والقيمة المستهدفة، وأخيرًا يتم إخراج موجة جيبية ثلاثية الطور لدفع المحرك للدوران.

يمكن تقسيم FOC إلى FOC مستشعر وFOC بدون مستشعر وفقًا لما إذا كان المحرك يحتوي على مستشعر أم لا.

فيما يتعلق بـ FOC المستشعر، نظرًا لأن مستشعر المحرك (عادةً المشفر) يمكن أن يعكس معلومات اتجاه دوار المحرك، فلا يمكن استخدام خوارزمية ميزانية التوجيه في التحكم. وقال إن وظيفة التحكم مطلوبة في كثير من الأحيان أن تكون أعلى.

فيما يتعلق بـ FOC بدون مستشعر، نظرًا لأن المحرك لا يحتوي على أي مستشعر، لا يمكن الحصول على معلومات موضع دوار المحرك بمجرد قراءة قيمة قياس المستشعر. لذلك، في التحكم، من الضروري جمع تيار الطور الحركي واستخدام خوارزمية ميزانية الموضع لحساب موضع الدوار. على الرغم من صعوبة التحكم في FOC بدون مستشعر، إلا أنه يمكن أن يمنع خطر فشل المستشعر، وتوفير تكلفة المستشعر، وتبسيط الأسلاك بين المحرك ولوحة القيادة. الآن، يتم استخدام FOC غير الاستقرائي في الغالب في مناسبات المعجبين.

إذا لم تفهم محتوى المقالة أعلاه، يمكنك التواصل مباشرة مع الفريق الفني المحترف لشركة BG Motor، وسيقدمون لك الإجابة التي تريدها خلال ساعة واحدة! نتطلع إلى ردكم!