Η αρχή των κινητήρων συνεχούς ρεύματος

Η αρχή ελέγχου ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες είναι η εξής: Για να περιστρέφεται ο κινητήρας, η μονάδα ελέγχου πρέπει πρώτα να προσδιορίσει τη θέση του ρότορα κινητήρα με βάση τον αισθητήρα Hall-. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τις περιελίξεις του στάτορα, καθορίζει τη σειρά με την οποία ενεργοποιούνται (ή απενεργοποιούνται) τα τρανζίστορ ισχύος στον μετατροπέα. Τα τρανζίστορ AH, BH και CH (ονομάζονται τρανζίστορ ισχύος άνω βραχίονα) και τα τρανζίστορ AL, BL και CL (που ονομάζονται τρανζίστορ ισχύος κάτω βραχίονα) στον μετατροπέα ρέουν διαδοχικά ρεύμα διαμέσου των πηνίων του κινητήρα, δημιουργώντας ένα δεξιόστροφα (ή αριστερό{3}}) περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτό το μαγνητικό πεδίο αλληλεπιδρά με τους μαγνήτες του ρότορα, αναγκάζοντας έτσι τον κινητήρα να περιστρέφεται δεξιόστροφα/αριστερό-. Όταν ο ρότορας του κινητήρα περιστρέφεται σε μια θέση όπου ο αισθητήρας Hall-ανιχνεύει ένα άλλο σύνολο σημάτων, η μονάδα ελέγχου ενεργοποιεί το επόμενο σετ τρανζίστορ ισχύος. Αυτός ο κύκλος συνεχίζεται, επιτρέποντας στον κινητήρα να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση έως ότου η μονάδα ελέγχου αποφασίσει να σταματήσει τον ρότορα του κινητήρα, οπότε τα τρανζίστορ ισχύος απενεργοποιούνται (ή ενεργοποιούνται μόνο τα τρανζίστορ ισχύος κάτω βραχίονα). Για να αντιστρέψετε την κατεύθυνση του ρότορα, τα τρανζίστορ ισχύος ενεργοποιούνται με την αντίστροφη σειρά.

Το βασικό μοτίβο μεταγωγής για τρανζίστορ ισχύος μπορεί να απεικονιστεί ως εξής: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Ωστόσο, απαγορεύεται απολύτως η εναλλαγή τους ως AH, AL, BH, BL ή CH, CL. Επιπλέον, επειδή τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα έχουν πάντα χρόνο απόκρισης μεταγωγής, ο χρόνος μεταγωγής των τρανζίστορ ισχύος πρέπει να λαμβάνει υπόψη αυτόν τον χρόνο απόκρισης. Διαφορετικά, εάν ο άνω βραχίονας (ή ο κάτω βραχίονας) δεν κλείσει τελείως πριν ανοίξει ο κάτω βραχίονας (ή ο άνω βραχίονας), θα προκύψει βραχυκύκλωμα, προκαλώντας καύση του τρανζίστορ ισχύος.

Όταν ο κινητήρας ξεκινά να περιστρέφεται, η μονάδα ελέγχου συγκρίνει (ή υπολογίζει μέσω λογισμικού) την εντολή (που αποτελείται από την ταχύτητα που έχει ορίσει ο οδηγός και τον ρυθμό επιτάχυνσης/επιβράδυνσης) με την ταχύτητα αλλαγής του σήματος του αισθητήρα του χολ{0} για να προσδιορίσει ποια ομάδα διακοπτών (AH, BL, AH, CL, BH, CL, ή ...) θα πρέπει να είναι ενεργοποιημένη για πόσο καιρό. Εάν η ταχύτητα είναι ανεπαρκής, ο χρόνος ενεργοποίησης-είναι μεγαλύτερος. εάν η ταχύτητα είναι υπερβολική, ο χρόνος ενεργοποίησης- είναι μικρότερος. Αυτό το μέρος της λειτουργίας χειρίζεται η PWM. Το PWM (Pulse Width Modulation) καθορίζει την ταχύτητα ενός κινητήρα και η παραγωγή τέτοιου PWM είναι το κλειδί για την επίτευξη ακριβούς ελέγχου ταχύτητας.

Ο έλεγχος υψηλής-ταχύτητας πρέπει να εξετάζει εάν η ανάλυση ρολογιού του συστήματος είναι επαρκής για τη διαχείριση του χρόνου επεξεργασίας των οδηγιών λογισμικού. Επιπλέον, ο τρόπος πρόσβασης στις αλλαγές σήματος του αισθητήρα Hall-επηρεάζει επίσης την απόδοση, την ακρίβεια και την απόδοση του επεξεργαστή σε πραγματικό-χρόνο. Για έλεγχο χαμηλής-ταχύτητας, ειδικά εκκινήσεων χαμηλής-ταχύτητας, το σήμα του αισθητήρα Hall-αλλάζει πιο αργά. Ως εκ τούτου, η μέθοδος λήψης σήματος, ο χρονισμός επεξεργασίας και η κατάλληλη διαμόρφωση των παραμέτρων ελέγχου με βάση τα χαρακτηριστικά του κινητήρα καθίστανται ζωτικής σημασίας. Εναλλακτικά, η ανάδραση ταχύτητας μπορεί να τροποποιηθεί για να χρησιμοποιηθούν οι αλλαγές κωδικοποιητή ως αναφορά, αυξάνοντας την ανάλυση του σήματος για καλύτερο έλεγχο. Η ομαλή λειτουργία του κινητήρα και η καλή απόκριση εξαρτώνται επίσης από την καταλληλότητα του ελέγχου PID. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες χρησιμοποιούν έλεγχο κλειστού{15}}βρόχου. Επομένως, το σήμα ανάδρασης λέει στη μονάδα ελέγχου πόσο απέχει η ταχύτητα του κινητήρα από την ταχύτητα στόχο-αυτό είναι το σφάλμα. Η γνώση του σφάλματος απαιτεί αντιστάθμιση, η οποία μπορεί να επιτευχθεί μέσω παραδοσιακών μεθόδων ελέγχου μηχανικής όπως ο έλεγχος PID. Ωστόσο, η κατάσταση και το περιβάλλον υπό έλεγχο είναι στην πραγματικότητα πολύπλοκα και μεταβλητά. Εάν απαιτείται ισχυρός και ανθεκτικός έλεγχος, οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι πιθανώς πέρα ​​από τον πλήρη έλεγχο του παραδοσιακού μηχανικού ελέγχου. Επομένως, ο ασαφής έλεγχος, τα έμπειρα συστήματα και τα νευρωνικά δίκτυα θα ενσωματωθούν επίσης στις σημαντικές θεωρίες του ευφυούς ελέγχου PID.