Ahoj! Ako dodávateľ jednosmerných bezkomutátorových motorov som mal veľa skúseností so všetkými druhmi technických vecí. Jednou z tém, ktorá sa vždy objaví, sú výzvy bezsenzorového riadenia pre bezkomutátorový jednosmerný motor. Tak som si myslel, že sa podelím o pár postrehov k tejto zložitej téme.
Pochopenie bezsenzorového ovládania
Začnime od základov. Bezsenzorové riadenie v jednosmernom bezkomutátorovom motore je metóda, ktorá umožňuje motoru pracovať bez potreby fyzických snímačov, ako sú snímače s Hallovým efektom. Tieto snímače sa zvyčajne používajú na zistenie polohy rotora. Keď idete bez snímača, spoliehate sa na iné techniky, aby ste zistili, kde je rotor, čo je rozhodujúce pre správnu činnosť motora.
Pozitívom je, že prechod bez snímača má svoje výhody. Znižuje náklady na motor, pretože nemusíte inštalovať senzory. Vďaka tomu je motor spoľahlivejší, pretože existuje menej komponentov, ktoré môžu zlyhať. Navyše môže byť kompaktnejší, čo je skvelé pre aplikácie, kde je málo miesta.
Ale tu je dohoda - nie je to všetko slnko a dúha. S bezsenzorovým riadením je spojených niekoľko výziev, o ktorých musíme hovoriť.
Startup Challenges
Jednou z prvých prekážok, ktorým čelíme pri bezsenzorovom riadení, je proces spustenia. V brúsenom motore je spustenie relatívne jednoduché. Ale s bezkomutátorovým jednosmerným motorom využívajúcim bezsenzorové ovládanie je to trochu na hlavu.
Problém je v tom, že pri štarte je zadná – elektromotorická sila (back – EMF), ktorá sa často používa na detekciu polohy rotora, veľmi nízka alebo dokonca nulová. Back - EMF je napätie generované rotáciou magnetického poľa rotora motora prechádzajúceho cez vinutia statora. Bez spoľahlivého spôsobu merania chrbta - EMF je ťažké presne určiť polohu rotora.
Aby sme tomu zabránili, často používame metódy spustenia otvorenej slučky. Pri spustení s otvorenou slučkou je motor poháňaný pevnou sekvenciou napäťových impulzov. To dostane rotor do pohybu, ale nie je to veľmi presné. Existuje riziko, že motor sa nemusí hladko naštartovať alebo sa môže dokonca zastaviť. A ak sa počas štartovania zmenia podmienky zaťaženia, môže to všetko zhodiť ešte viac.
Výzvy pri nízkej rýchlosti
Aj po úspešnom naštartovaní motora je prevádzka pri nízkych otáčkach ďalšou oblasťou, v ktorej bezsenzorové ovládanie zápasí. Pri nízkych rýchlostiach je zadná - EMF stále relatívne malá. A ako všetci vieme, malý signál je viac ovplyvnený šumom a rušením.
Hluk môže pochádzať z rôznych zdrojov, ako je elektromagnetické rušenie z iných komponentov v systéme alebo elektrický šum v napájacom zdroji. Tento hluk môže sťažiť presné meranie zadnej časti - EMF a určenie polohy rotora.
Aby sme to zvládli, musíme použiť pokročilé algoritmy spracovania signálu. Tieto algoritmy sa snažia odfiltrovať šum a zosilniť spätný - EMF signál. Ale aj s najlepšími algoritmami je stále problém získať presné informácie o polohe rotora pri nízkych rýchlostiach. A bez presných informácií o polohe by motor nemusel fungovať efektívne a mohlo by dôjsť k zvlneniu krútiaceho momentu, čo je nežiaduca zmena výkonu krútiaceho momentu motora.
Výzvy pri vysokorýchlostnej prevádzke
Na druhej strane, vysokorýchlostná prevádzka tiež predstavuje svoj vlastný súbor problémov. Pri vysokých rýchlostiach je zadné - EMF veľké, ale časový interval medzi nulovými - prechodmi chrbta - EMF (ktoré sa používajú na určenie polohy rotora) je veľmi krátky.
Tento krátky časový interval znamená, že riadiaci systém musí byť veľmi rýchly, aby presne detekoval a spracoval prechody cez nulu. Ak riadiaci systém nestíha držať krok, môže to viesť k nesprávnemu odhadu polohy rotora. A keď sa poloha rotora odhadne nesprávne, výkon motora sa môže výrazne zhoršiť. Mohli by sa vyskytnúť problémy ako nadprúd, prehrievanie a znížená účinnosť.
Ďalšou výzvou pri vysokých rýchlostiach je vplyv indukčnosti motora. Indukčnosť vinutia statora môže spôsobiť fázový posun medzi prúdom a napätím, čo môže ďalej skomplikovať odhad polohy rotora.
Výzvy na zmenu zaťaženia
V reálnych aplikáciách sa zaťaženie jednosmerného bezkomutátorového motora môže značne líšiť. A variácie zaťaženia sú hlavným problémom bezsenzorových riadiacich systémov.
Keď sa zmení zaťaženie motora, zmení sa aj prúd motora, rýchlosť a krútiaci moment. Tieto zmeny môžu ovplyvniť zadný - EMF signál, čo ešte viac sťaží presné určenie polohy rotora.
Napríklad, ak sa zaťaženie náhle zvýši, rýchlosť motora sa zníži a zníži sa aj zadná EMF. To môže spôsobiť, že zadný - EMF signál bude náchylnejší na šum, ako sme diskutovali vyššie. A ak sa riadiaci systém nedokáže rýchlo prispôsobiť týmto zmenám, motor sa môže začať správať nepravidelne.
Aby sme zvládli zmeny zaťaženia, potrebujeme riadiace algoritmy, ktoré sa dokážu prispôsobiť v reálnom čase. Tieto algoritmy by mali byť schopné upraviť signály pohonu motora na základe meniacich sa podmienok zaťaženia. Vývoj takýchto algoritmov však nie je ľahká úloha, pretože si vyžaduje hlboké pochopenie dynamiky motora a prevádzkového prostredia.
Kompenzácia za neideality
Jednosmerné bezkomutátorové motory nie sú dokonalé. Existujú neideality ako odpor statora, nelineárne magnetické vlastnosti a výrobné tolerancie, ktoré môžu ovplyvniť bezsenzorové riadenie.
Odpor statora môže spôsobiť pokles napätia, ktorý môže skresliť zadný - EMF signál. A nelineárne magnetické vlastnosti jadra motora môžu viesť k zmenám v zadnej časti - EMF priebeh. Výrobné tolerancie, ako sú rozdiely v otáčkach vinutia alebo intenzite magnetického poľa, môžu tiež spôsobiť chyby v odhade polohy rotora.
Aby sme kompenzovali tieto neideality, musíme použiť kalibračné techniky. Tieto techniky zahŕňajú meranie charakteristík motora v rôznych prevádzkových podmienkach a podľa toho upravujú riadiace algoritmy. Kalibrácia je však časovo náročný proces a musí sa robiť opatrne, aby sa zabezpečili presné výsledky.
Naše riešenia a ponuky
V našej spoločnosti sme tvrdo pracovali na prekonaní týchto výziev. Vyvinuli sme pokročilé riadiace algoritmy, ktoré dokážu efektívnejšie zvládnuť problémy so spustením, nízkou rýchlosťou, vysokou rýchlosťou a zmenami zaťaženia. Naši inžinieri neustále skúmajú a testujú nové metódy na zlepšenie presnosti odhadu polohy rotora.
Ponúkame tiež širokú škálu jednosmerných bezkomutátorových motorov, vrátane24V bezkomutátorový jednosmerný motor – továreňa220V bezkomutátorový jednosmerný motor-továreň. Tieto motory sú navrhnuté tak, aby dobre spolupracovali s našimi bezsenzorovými riadiacimi systémami. Ak konkrétne hľadáte aBezuhlíkový jednosmerný motor 220V, pokryjeme aj vás.
Poďme hovoriť o podnikaní
Ak máte záujem o bezkomutátorové motory na jednosmerný prúd a máte záujem o riešenia bezsenzorového riadenia, radi sa s vami porozprávame. Či už pracujete na malom projekte alebo na rozsiahlej priemyselnej aplikácii, môžeme vám poskytnúť tie správne produkty a technickú podporu. Spojte sa s nami, aby sme prediskutovali vaše špecifické požiadavky a zistite, ako vám môžeme pomôcť prekonať výzvy bezsenzorového ovládania.
Referencie
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2013). Analýza elektrických strojov a pohonných systémov. Wiley.
- Bolton, W. (2006). Mechatronika: elektronické riadiace systémy v strojárstve a elektrotechnike. Newnes.