Úvod do prúdovej slučky princípu riadenia
hnací motor 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 toku statora 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 si 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 otočí o určitý uhol, 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).
