Cad é an Field Oriented Control?
Field Oriented Control Míniúil
Is teicneolaíocht casta í an Field Oriented Control (FOC) a bhainistionn motair iadúcháin AC trí chóntroll ar leith a dhéanamh ar tóir agus sruth mhaighnéadaigh, cosúil leis na motair DC.
Prionsabal Oibre an Field Oriented Control
Consúidtear an Field Oriented Control trí chóntroll a dhéanamh ar shruthanna an státóra a léiríonn vector. Tá an cóntroll seo bunaithe ar sheiceála a athraíonn cúpla tréimeach inbhuanach am sa tréimeacha d agus q.
Tá na hathruithe agus seiceála seo ag cur struchtúr chosúil len chóntroll máchine DC. Iarrtar dhá consant mar thaidhle réfear do FOC machines: an comhbhailt tóir (a líníonn leis an q coordinate) agus an comhbhailt sruth (a líníonn leis an d coordinate).
Is féidir anailís a dhéanamh ar voltaí, sruthanna agus sruth mhaighnéadaigh motair AC i gcomhthéacs spás vectoiri complex. Má ghlactar le ia, ib, ic mar shruthanna ionsaitheacha sna treoimhcheataí státóra, tá an vector sruth státóra ina leanas:
Atha, (a, b, c) is iad na treoimhcheataí cúpla tréimeach. Léiríonn an vector sruth seo an cúpla tréimeach sinusoidal. Ní mór é a athrú go dtí cúpla inbhuanach am. Is féidir an t-athrú seo a roinnt i dhá céim:
(a, b, c) → (α, β) (an t-athrú Clarke), a fhaightear as seo nascú faoi dhá treo inbhuanach am variant.
(a, β) → (d, q) (an t-athrú Park), a fhaightear as seo nascú faoi dhá treo inbhuanach am invariant.
An (a, b, c) → (α, β) Sheiceál (an t-athrú Clarke) Is féidir canónacha trítheimeach, betha nó sruth, atá ag athraithe le hime agus le luas de réir na n-ais a, b, agus c, a athrú go matamaiticiúil i dtreoimhcheataí dhátheimeach, betha nó sruth, atá ag athraithe le hime de réir na n-ais α agus β trí an maolchaint seo:
Ag brath ar aon treo an ais a agus an ais α, agus β orthagánach leo, tá an diagram vector in a leanas:
Athraíonn an sheiceál thuas an cúpla tréimeach go dtí an (α, β) cúpla dhátheimeach orthogánach mar a leanas:
Ach fós tá na sruthanna dhátheimeach (α, β) seo ina bhfeidhm ar ime agus ar luas. An (α, β) → (d.q) sheiceál (an t-athrú Park) Is é seo an t-athrú is tábhachtaí san FOC. Athraíonn an sheiceál seo an cúpla dhátheimeach orthogánach (α, β) go dtí an rian d, q orthogánach. Tá an maolchaint seo thíos:
Atha, θ is ea an uillinn idir an rian rothlach agus an rian fix. Má ghlactar leis an ais d a líníonn le sruth an rothlach, léiríonn Figiúr 2 an gaol ón dá rian réfear don vector sruth:
Atha, θ is ea an suíomh sruth an rothlach. Tá an tóir agus an sruth mhaighnéadaigh comhbhailte den vector sruth á ráite ag an gcuid ealaigh seo:
Bhaintear na comhbhailtí seo as na comhbhailtí (α, β) den vector sruth agus as an suíomh sruth an rothlach. Má aithnímid an suíomh sruth an rothlach cruinn, is féidir an d, q component a ríomh go héasca. Ag an am seo, is féidir an tóir a choimeád go díreach mar gur neamhspleách anois an comhbhailt sruth (isd) agus an comhbhailt tóir (isq).
Mód Bunúsach Field Oriented Control
Tómáiltear sruthanna theimeach státóra. Fedar na sruthanna tomaithe isteach sa bloc athraithe Clarke. Tá na toradh den sheiceál seo darb ainm isα agus isβ. Iontrálann na dhuine comhbhailte den sruth isteach sa bloc athraithe Park a thugann an sruth sa d, q rian réfear.
Comhréitítear na comhbhailte isd agus isq leis na réfear: isdref (an réfear sruth) agus isqref (an réfear tóir). Ag an am seo, tá sé de suntas don struchtúr cóntroll: is féidir é a úsáid chun máchine síochrúchúla nó iadúcháin a choimeád trí athrú ar an réfear sruth agus tar éis an suíomh sruth an rothlach. Sa chás PMSM, tá an sruth an rothlach fix agus déantar é trí na magnaidí, mar sin níl aon ghnách a chruthú.
Mar sin, ag coimeád PMSM, ba chóir go mbeadh isdref cothroimeach le zero. Mar gur gá sruth an rothlach a chruthú chun iadúcháin a oibriú, ní mór an réfear sruth a bheith neamhchothroimeach le zero. Seo a chuironn deireadh ar cheann de na míchaintí móra an struchtúr “clasaiceach”: an t-eisiombalachas ón ndrives asynchroin go dtí an syncron.
Is iad Vsdref agus Vsqref iad na toradh den bloc PI controllers. Feidhmítear iad sa bloc athraithe Park inverse. Tá Vsαref agus Vsβref, na toradh den sheiceál seo, fedar isteach sa algoritm SVPWM. Tá na toradh den bloc seo a thugann samhlaí a threorú an inverter. De ghnáth, tá an suíomh sruth an rothlach riachtanach do na athraithe Park agus inverse Park. Mar sin, is príomhshuntas é an suíomh sruth an rothlach do FOC.
Tá an meastachán suíomh sruth an rothlach éagsúil más féidir linn a smaoineamh ar an motor syncron nó iadúcháin. Sa chás motors syncron, tá an luas rothlach cothroimeach leis an luas sruth rothlach. Ansina, is féidir an suíomh sruth rothlach a aimsiú go díreach trí sensor suíomh nó trí chruinniú luas rothlach.
Sa chás motors iadúcháin, níl an luas rothlach cothroimeach leis an luas sruth rothlach mar gheall ar slip; mar sin, úsáidtear modh ar leith chun an suíomh sruth rothlach (θ) a aimsiú. Úsáideann an modh seo an model sruth, a díoltaíonn dhá chothromóid den model motor iadúcháin sa d, q rian rothlach.
Diagram Bloc Shimplifí Field Oriented Control Indirect
Raghaimh Field Oriented Control
Is féidir an FOC do drive iadúcháin a raghamh i dtreoibh dhá theanga: FOC Indirect agus FOC Direct. Sa scéim DFOC, mearsáiltear vector sruth an rothlach trí mhiontra sruth suite sa gap aerach nó trí úsáid na ncothromóid voltaí tosaithe ó pharáiméadair an machine electra.
Ach sa chás IFOC, meastar vector sruth an rothlach trí úsáid na ncothromóid FOC (model sruth) ag iarraidh mearáil luas rothlach. Idir na dhá scéim, is minicí an IFOC a úsáid mar gur féidir leis feidhmiú go héasca tríd an rang luas ó zero go dtí luas ard field-weakening i modh clois-luas.
Forbraí Field Oriented Control
Fuinneamh níos fearr tóir.
Coimeád tóir ag freasúintí agus luaiseanna íseal.
Cruinneas luas dinimiciúil.
Laghú méide motor, costas agus trodaíocht fuinniúil.
Oibriú ceithre ciorcal.
Scoráil gairméadarach gairid.
