Suundipõhine juhtimine

Vahelduvströöm (AC) induktioonmootorid pakuvad soovitavaid töötingimusi, nagu tugevus, usaldusväärsus ja lihtsustatud juhtimine. Neid kasutatakse laialdaselt erinevates rakendustes, alates tööstuslikust liikumiskontrollisistemidest kuni kodukäsitööriistadeeni. Kuid induktioonmootorite efektiivne kasutamine on keeruline ülesanne nende keerulise matemaatilise mudeli ja mitte lineaarse käitumise tõttu sättumisel. Need tegurid muudavad induktioonmootorite kontrolli raskeks ja nõuavad kõrge jõudlusega kontrollialgoritme, näiteks vektorkontrolli.

Väljapoolse juhtimise tutvustus

Skalaarkontroll, näiteks "V/Hz" strateegia, on oma jõudluse poolest piiratud. Induktioonmootorite skalaarkontrollmeetod tekitab toorikutega oskilleerimist. Seetõttu, et saavutada parem dünaamiline jõudlus, on vaja induktioonmootorile paremat kontrollimeetodit. Mikrokontrollerite, digitaalsete signaalitöötlusüksuste ja FGPA poolt pakutavate matemaatiliste töötlusvõimetega saab rakendada täiustatud kontrollistrateegiaid, mis lahutavad toorikutehingu ja magnetiseerimisfunktsiooni AC induktioonmootoris. See lahutatud toorikut ja magnetiseerimisvool on tavaliselt tuntud kui rotor Vooli Orienteeritud Kontroll (FOC).

Väljapoolne juhtimine kirjeldab viisi, kuidas toorikut ja kiirgust kontrollitakse otse moitori elektromagnetilise seisundi põhjal, sarnaselt DC-mootorile. FOC on esimene tehnoloogia, mis kontrollib "tõelisi" mootorikontrollimuutujaid, toorikut ja voolu. Lahutades statori voolu komponente (magnetiseerimisvool ja toorikut), saab kontrollida toorikut tekitavat statorvoolu komponenti sõltumatult. Sõltumatu kontroll, madaladel kiirusidel, saab hoida moatori magnetiseerimisolekut sobiva tasemel, ja toorikut saab kontrollida, et reguleerida kiirust.
"FOC on arenenud ainult kõrgete jõudlusega mootorite rakenduste jaoks, mis suudavad töötada suurel kiirusvalikul, luua täistoorikut nullkiirusel ja on võimelised kiirele kiirendamisele ja aeglustamisele.”

Väljapoolse juhtimise tööprintsiip

väljapoolne juhtimine koosneb statorivoolude kontrollimisest, mida esitatakse vektorina. See kontroll põhineb projektsioonidel, mis teisendavad kolmefaasi ajast ja kiirusest sõltuva süsteemi kahekoordinaatiliseks (d ja q raamistikku) ajainvariantseks süsteemiks. Need teisendused ja projektsioonid viivad DC masina kontrolliga sarnase struktuuri. FOC masinad vajavad kaks konstanti sisendi viitetena: toorikutkomponent (kohandatud q-koordinaadiga) ja voolukomponent (kohandatud d-koordinaadiga).
Kolme faasi pinged, voolud ja voolud AC-mootorites võivad analüüsida komplekssete ruumivektorite abil. Kui me võtame ia, ib, ic hetkestikuvoolud statorifaaside, siis statori vooluvektor defineeritakse järgmiselt:

Kus, (a, b, c) on kolme faasi süsteemi teljed.

See vooluvektor esindab kolme faasi sinusoidset süsteemi. See tuleb teisendada kahe aja invariantse koordinaatsüsteemiks. See teisendus jaguneb kahte sammu:
(a, b, c) → (α, β) (Clarke teisendus), mis annab väljundiks kaks koordinaadi aja variantset süsteemi.
(a, β) → (d, q) (Park teisendus), mis annab väljundiks kaks koordinaadi aja invariantset süsteemi.
(a, b, c) → (α, β) Projektsioon (Clarke teisendus)
Kolme faasi suurused, kas pinged või voolud, muutudes aja jooksul telgede a, b ja c peal, saavad matemaatiliselt teisenduda kahe faasi pingideks või vooludeks, muutudes aja jooksul telgede α ja β peal järgmise teisendusmaatriksi abil:

Oletades, et telg a ja telg α on sama suunas ja β on neile ortogonaalne, meil on järgmine vektor diagramm:

Ülaltoodud projektsioon muudab kolme faasi süsteemi (α, β) kahe dimensioonilise ortogonaalseks süsteemiks, nagu allpool kirjeldatud:

Kuid need kaks faasi (α, β) voolu sõltuvad endiselt ajast ja kiirusest.
(α, β) → (d.q) projektsioon (Park teisendus)
See on kõige olulisem teisendus FOC-s. Tegelikult muudab see projektsioon kaks faasi fikseeritud ortogonaalset süsteemi (α, β) d, q pöörlevasse referentskaussi. Teisendusmaatriks on järgmine:

Kus, θ on pöörleva ja fikseeritud koordinaatsüsteemi vaheline nurk.
Kui oletame, et d-telg on kohandatud rotori vooluga, siis Joonis 2 näitab suhet kahest referentskaussist vooluvektorile:

Kus, θ on rotori voolu asukoht. Tooriku ja voolu komponendid vooluvektorile määratakse järgmistega võrranditega:

Need komponendid sõltuvad vooluvektori (α, β) komponentidest ja rotori voolu asukohast. Kui teadakse täpne rotori voolu asukoht, siis d, q komponendid saavad lihtsalt arvutada. Sellel hetkel saab toorikut otse kontrollida, kuna voolukomponent (isd) ja toorikutkomponent (isq) on nüüd sõltumatud.

Väljapoolse juhtimise põhimo