Diogelu'r amgylchedd bob amser wedi bod yn destun pryder. Er mwyn sicrhau bywyd carbon isel, mae llywodraethau mewn gwledydd datblygedig yn defnyddio trethi a ffioedd i leihau allyriadau carbon ac ynni defnydd. Defnyddir mwy na hanner y trydan i yrru modur, fel dylunwyr, ni ddylid defnyddio rheolaeth echddygol mwy effeithlon a dylunio.
Bydd yr erthygl hon yn cyflwyno defnyddio algorithm rheolaeth (hanfodion gofal) cyfeiriadedd maes magnetig ac amlder pwls modiwleiddio (PFM) i reoli modur i gyflawni manylder uchel yn agos a effeithlonrwydd uchel.
Algorithm a rheolaeth sy'n canolbwyntio ar hanfodion maes (gofal)
Rheoli scalar (neu cyfeirir ato'n gyffredin fel rheolaeth foltedd/amlder) yn ddull rheoli syml sy'n newid trorym a chyflymder y modur drwy newid y cyflenwad pŵer (foltedd) ac amlder a gyflenwir i y stator. Y dull hwn yn eithaf syml ac y gellir ei wneud hyd yn oed gyda microbrosesydd 8/16-did. Fodd bynnag, yn y dyluniad syml yng nghwmni yr anfantais fwyaf-y diffyg rheolaeth gadarn a dibynadwy. Dull rheoli hwn yn ddigonol os cedwir y llwyth yn gyson ar gyflymder uchel. Ond unwaith y bydd y llwyth yn newid, ni all y system yn ymateb yn gyflym, gan arwain at golli ynni.
Mewn cyferbyniad, mae hanfodion gofal yn darparu rheolaeth echddygol dynn. Bwriedir y dull hwn i gynnal y stator presennol a'r maes magnetig yn wladwriaeth orthogonal (hy, ar ongl o 90 gradd) i gyflawni trorym uchafswm. Ers y maes magnetig sy'n gysylltiedig â gwybodaeth a gafwyd gan y system yn gyson (boed gan y encoder neu amcangyfrif ar y sensorless), gall gywir yn rheoli stator presennol i gyflawni uchafswm trorym mecanyddol.
Yn gyffredinol, hanfodion gofal yn fwy cymhleth ac mae angen cyflymu caledwedd a phrosesydd 32-did. Y rheswm yw bod y dull hwn yn gofyn am sawl modiwlau computationally dwys, megis gweddnewid Clark, drawsnewid Parker, ac ati, i berfformio cydfuddiannol trosi rhwng systemau cydlynu tri dimensiwn neu dau ddimensiwn i echdynnu y berthynas rhwng y presennol a'r fflwcs magnetig.
Fel y dangosir yn Ffigur 1, mae y mewnbynnau i'w hystyried ar gyfer rheoli y modur yn cynnwys Gorchymyn trorym targed, ongl cyflenwad presennol, a rotor. Gwneir trosi a'r cyfrifiad yn seiliedig ar y paramedrau hyn, a Cyfrifir gwerth gyriant newydd o electroneg bwer. Gelwir yr amser sy'n ofynnol i gwblhau'r cylch o hanfodion gofal amser dolen. Fel y disgwyl, y byrrach amser dolen, po gyflymaf y system bydd ymateb. Mae system ymateb cyflym yn golygu bod y modur gellir addasu y llwyth a ddigolledu am wallau mewn cyfnod byrrach o amser am weithrediad echddygol esmwythach ac effeithlonrwydd uwch gyflym.
Gweithredir yr algorithm hanfodion gofal fel arfer gan ddefnyddio prosesydd wedi'i hymgorffori gydag amseroedd dolen rhwng 50us a 100us, gan ddibynnu ar y model a chaledwedd sydd ar gael. Yn ogystal, gellir defnyddio meddalwedd i weithredu Hanfodion Gofal, ond ni ellir gwarantu ei sicrwydd. Felly, mae nifer fawr o'r cynlluniau yn dibynnu ar FPGA cyflymu caledwedd i fanteisio ar y dim a phrosesu cyflym o'r dechnoleg hon. Gan ddefnyddio'r dechnoleg fwyaf datblygedig FPGA 28nm, yr amser dolen presennol hanfodion gofal nodweddiadol yn 1.6us1, sydd yn llawer byrrach na'r dull meddalwedd.
Ers Mae rheolaeth echddygol gwell nid yn unig yn lleihau'r sŵn, ond hefyd yn gwella effeithlonrwydd a chywirdeb, dolenni mwyaf cyfredol ar waith ar hyn o bryd mewn caledwedd ac yn tueddu i fudo Dolenni cyflymder a sefyllfa dolennau i weithredu caledwedd. Mae'r dull hwn yn bosibl gyda datblygiad technoleg ddigidol cylched electronig, oherwydd bod gan ddyfais sengl digon o bŵer cyfrifiadura. Amser dolen rheoli cyflymder a dolen rheoli sefyllfa amser gweithredu gan FPGA yn 3.6us1 ac yn 18us1, yn y drefn honno. Mae hyn yn welliant sylweddol mewn perfformiad dros ddulliau traddodiadol meddalwedd oherwydd amseroedd dolen lleoliad traddodiadol yn nodweddiadol yn ystod hapfuddsoddi.
modiwleiddio
Modiwleiddio yw'r modiwl allweddol ar gyfer gwella effeithlonrwydd ynni hefyd. Gellir defnyddio cynlluniau modiwleiddio gwahanol gan ddibynnu ar y llwyth, y gofynion perfformiad a gofynion cais, ac mae'r cynlluniau hyn modiwleiddio yn cael effaith sylweddol ar weithrediad y system echddygol. Mae modiwleiddio amlinelliad (Ffigur 2) yn dadansoddi'r sawl cynllun modiwleiddio a byddwn yn adolygu yn yr erthygl hon.
Mae'r cynllun modiwleiddio mwyaf sylfaenol yn defnyddio dull chwe-gam modiwleiddio, sy'n cynrychioli chwe cyfuniadau bosibl bŵer tri cham pontydd (heb gynnwys y 111 a 000 nwl wedi'i nodi, y mae holl switshis wedi'i ddiffodd). Cynrychiolir newid dull hwn fel chwe vertices glas o hecsagon. Mae dull chwe-gam modiwleiddio pŵer uchaf y modur, hynny yw, y foltedd allbwn o y gwrthdröydd yn hafal i Vdc.
Er bod y pŵer allbwn yn fawr ac yn gweithredu'r cynllun yn syml, os oes angen y modur manylder uchel a chadernid uchel, ni ddylid defnyddio dull chwe-gam modiwleiddio. Hyn yw am fod y modur yn rhedeg mewn cyflwr anlinellol a anghenion "neidio" o un wladwriaeth (vertex) i wladwriaeth arall ac ni allwn redeg yn esmwyth.
Ar gyfer gweithredu mwy esmwyth y modur, gellir defnyddio modiwleiddio sinusoidal. Gall y dull modiwleiddio sinusoidal wneud y modur cael ei redeg yn esmwyth? Er bod y dull hwn ychydig yn fwy cymhleth na'r dull chwe-gam modiwleiddio, a oes unrhyw fantais mewn effeithlonrwydd, oherwydd dim ond hanner Vdc, Vdc yn y bôn yw allbwn y gwrthdröydd / 2 = 0.5 Vdc. Ar fodiwleiddio amlinelliad, cynrychiolir hyn fel y cylch mewnol y cylch coch.
I wneud iawn am golledion a achosir gan sinusoidal modiwleiddio, daw gofod fector modiwleiddio PWM (SVPWM). Gall y SVPWM yn darparu foltedd o 1/√3Vdc = 0.5773Vdc. Yn debyg i fodiwleiddio sinusoidal, mae'r SVPWM yn caniatáu modur i redeg yn esmwyth. Ar fodiwleiddio amlinelliad, cynrychiolir hyn fel cylch allanol y cylch coch. Ffigur 3 yn cymharu'r tonffurf dull modiwleiddio sinusoidal a dull modiwleiddio SVPWM.
Mae modiwleiddio sinusoidal a gofod fector modiwleiddio yn defnyddio modiwleiddio lled pwls (PWM), un o'r technegau mwyaf cyffredin modiwleiddio diwydiannol. Fodd bynnag, mae'r pwls lled modiwleiddio yn defnyddio amledd penodol fodwleiddio i addasu rheolaeth foltedd y cyflenwad drwy newid lled pwls, felly mae nifer yr achosion o harmonics yn broblem. Harmonics yn achos henoed eiddil eu meddwl, dirgrynu modur, a cholli ynni.
I guddio harmonics, gellir defnyddio dull arall o fodiwleiddio, sef defnyddio modiwleiddio amlder pwls (PFM). Mae modiwleiddio amlder pwls yn caniatáu i nifer fechan o gorbys i fodiwleiddio ar wahanol adegau (amlder) yn dibynnu ar y gwerth a ddymunir a gynhaliwyd yn lled sefydlog. Mae'r dull hwn modiwleiddio yn lleihau harmonics oherwydd bod y harmonics yn lledaenu ar draws holl amleddau.
Mae hwn cymhariaeth dadansoddiad o PWM a PFM amlder FFT (cyflym drawsnewid Fourier). Gellir gweld glir y gall y PFM cael gwared ar aflunio harmonig trydydd.
