Úvod do prúdovej slučky princípu riadenia
hnacieho motora nových energetických vozidiel
V nových energetických vozidlách riadi riadiaca jednotka motora (MCU) riadenie krútiaceho momentu a rýchlosti hnacieho motora (ako je synchrónny motor s permanentnými magnetmi, PMSM). Jeho bežné kontrolné stratégie sú:
• Vektorové riadenie (Field Oriented Control, FOC): Táto stratégia je najbežnejšou metódou riadenia v súčasných aplikáciách vozidiel. Dokáže nezávisle riadiť budiace magnetické pole motora (budiace magnetické pole synchrónneho motora s permanentným magnetom zabezpečuje permanentný magnet a na vytvorenie magnetického poľa nie je potrebný žiadny dodatočný budiaci prúd. Tu sa myslí udržiavanie stability prepojenie magnetického toku cez Id) a momentové magnetické pole, čím sa dosiahne presné riadenie krútiaceho momentu a rýchlosti.
• Priame riadenie krútiaceho momentu (Direct Torque Control, DTC): Táto metóda nevyžaduje komplexnú transformáciu súradníc, ale dosahuje cieľ riadenia priamym meraním a riadením prepojenia elektromagnetického krútiaceho momentu a statorového toku motora.
Na príklade riadenia prúdovej slučky v stratégii vektorového riadenia je proces riadenia hnacieho motora zhrnutý takto:
1. Meranie polohy a rýchlosti rotora motora.
MCU získava informácie o polohe a rýchlosti rotora motora z rotačného kódovača inštalovaného na jednom konci hriadeľa motora alebo integrovaného vo vnútri motora a pripojeného k hriadeľu motora cez spojku, aby sa zabezpečilo, že sa môžu otáčať koaxiálne.
Existujú hlavne dva typy rotačných snímačov: absolútne snímače a inkrementálne snímače. Ak vezmeme ako príklad použitie inkrementálnych snímačov, zvyčajne pozostáva z dvoch sekvencií impulzov A a B s fázovým rozdielom 90 stupňov a referenčná poloha je označená impulzom fázy Z, ktorý sa zvyčajne nazýva nulová poloha alebo pôvod. signál.
Keď sa motor otáča, fáza A a fáza B budú striedavo vydávať impulzy pravouhlých vĺn. V tomto okamihu môže MCU určiť smer otáčania motora porovnaním 90 stupňového fázového rozdielu medzi dvoma fázami a určiť uhol alebo vzdialenosť, o ktorú sa motor otočil, zaznamenaním počtu impulzov a zmeny v počte impulzov. za jednotku času a vypočítajte rýchlosť motora. Prostredníctvom získaných informácií o polohe rotora a rýchlosti môže MCU vykonávať ďalšie riadenie, ako napríklad prúdovú slučku alebo rýchlostnú slučku.
Napríklad, keď sa motor otáča pod určitým uhlom, kódovač vygeneruje zodpovedajúci počet impulzov. Smer otáčania motora sa určí porovnaním poradia impulzov fázy A a fázy B a rýchlosť sa vypočíta na základe počtu impulzov za jednotku času. Za predpokladu, že MCU prijme 10,000 impulzov za 1 sekundu a kódovač generuje iba 1,000 impulzov za otáčku, otáčky motora sú 10 ot./min. (otáčky motora ω).
Snímač generuje impulz fázy Z pre každú otáčku. Keď MCU prvýkrát prijme impulz fázy Z, použije túto polohu ako nulový referenčný bod a potom spočíta počet impulzov fázy A na určenie polohy rotora motora vzhľadom na nulovú polohu. Ak sa zistí 300 impulzov fázy A, uhlová poloha rotora motora vzhľadom na nulovú polohu bude 300/1000 otáčok alebo 108 stupňov (prepočítané na radiány θ=3π/5).
