Uvod u strujnu petlju principa upravljanja
pogonskog motora novih energetskih vozila
U novim energetskim vozilima, kontroler motora (MCU) ostvaruje kontrolu obrtnog momenta i brzine pogonskog motora (kao što je sinhroni motor s permanentnim magnetom, PMSM). Njegove uobičajene strategije kontrole su:
• Vektorska kontrola (Field Oriented Control, FOC): Ova strategija je najčešća metoda upravljanja u trenutnim aplikacijama vozila. Može samostalno kontrolisati pobudno magnetsko polje motora (pobudno magnetsko polje sinhronog motora s permanentnim magnetom osigurava trajni magnet i nije potrebna dodatna struja pobude da bi se uspostavilo magnetsko polje. Ovdje se misli na održavanje stabilnosti vezu magnetnog fluksa kroz Id) i magnetno polje obrtnog momenta, čime se postiže precizna kontrola momenta i brzine.
• Direktna kontrola obrtnog momenta (Direktna kontrola momenta, DTC): Ova metoda ne zahteva složenu transformaciju koordinata, ali postiže kontrolni cilj direktnim merenjem i kontrolom elektromagnetnog momenta i veze statorskog fluksa motora.
Ovdje, uzimajući za primjer upravljanje strujnom petljom u strategiji vektorske kontrole, proces upravljanja pogonskim motorom je sažet na sljedeći način:
1. Položaj rotora motora i mjerenje brzine.
MCU dobija informacije o položaju i brzini rotora motora od rotacionog enkodera instaliranog na jednom kraju osovine motora ili integrisanog unutar motora i spojenog na osovinu motora preko spojnice kako bi se osiguralo da se mogu rotirati koaksijalno.
Postoje uglavnom dvije vrste rotacijskih enkodera: apsolutni enkoderi i inkrementalni enkoderi. Uzimajući za primjer primjenu inkrementalnih enkodera, obično se sastoji od dvije impulsne sekvence A i B sa faznom razlikom od 90 stepeni, a referentna pozicija je označena faznim impulsom Z, koji se obično naziva nulta pozicija ili ishodište signal.
Kada se motor rotira, faza A i faza B će naizmjenično emitovati kvadratne impulse. U ovom trenutku, MCU može odrediti smjer rotacije motora upoređujući faznu razliku od 90 stupnjeva između dvije faze i odrediti ugao ili udaljenost koju je motor rotirao snimanjem broja impulsa i promjenom broja impulsa. po jedinici vremena i izračunajte brzinu motora. Kroz dobijenu poziciju rotora i informacije o brzini, MCU može izvršiti daljnju kontrolu kao što je trenutna petlja ili petlja brzine.
Na primjer, kada se motor rotira pod određenim kutom, enkoder će generirati odgovarajući broj impulsa. Smjer rotacije motora određuje se poređenjem redoslijeda impulsa A-faze i B-faze, a brzina se izračunava na osnovu broja impulsa u jedinici vremena. Pod pretpostavkom da MCU prima 10,000 impulsa u 1 sekundi, a enkoder generiše samo 1,000 impulsa po obrtaju, brzina motora je 10rpm/s (brzina motora ω).
Enkoder generiše impuls Z-faze za svaki obrtaj. Kada MCU prvi put primi impuls Z-faze, koristi ovu poziciju kao nultu referentnu tačku, a zatim broji broj impulsa A-faze kako bi odredio položaj rotora motora u odnosu na nultu poziciju. Ako se detektuje 300 impulsa A-faze, ugaona pozicija rotora motora u odnosu na nultu poziciju biće 300/1000 obrtaja ili 108 stepeni (preračunato u radijane θ=3π/5).
