Egy vezérlő áramköri visszajelzésének elemei: PI szabályozók, nyerési tényezők és átviteli szélesség
Amikor gyorsít, nem egy feszültséget, hanem egy nyomatékot, tehát egy áramot állít be. A vezérlőnek gondoskodnia kell arról, hogy a motorban lévő tényleges áram követje ezt a beállítást, annak ellenére, hogy a sebesség változik, az akkumulátor lemerül, és a motor felmelegszik. Ezt a feladatot egy áramvezérlő ciklus látja el, amely PI szabályozókból épül fel. Ezeknek a szabályozóknak a beállítása határozza meg, hogy a motor simán és pontosan működik-e, vagy pedig sípol, vibrál, vagy gyengén reagál.
A lényeg
- Egy szabályozó összehasonlítja a mért áramot a beállított értékkel, és a feszültséget úgy módosítja, hogy korrigálja a különbséget.
- A "proporcionális" tényező azonnal reagál a különbségre; az "integrális" tényező pedig eltünteti azt a különbséget, amely továbbra is fennáll.
- A megfelelő teljesítményt a motor ellenállása és indukciája alapján lehet számítani.
- Egy túl gyors visszacsatolási ciklus instabilá és zajos működést eredményez; egy túl lassú ciklus pedig tompává és pontatlaná teszi a motort.
A áramköri ciklus szerepe
A vektoros vezérlésben két áramot szabályoznak: a q áramot, amely a nyomatékot generálja, és a d áramot, amelyet nullán tartanak vagy a mágneses fluxus szabályozására használják. Minden tengelyhez tartozik egy-egy szabályozó. Minden PWM ciklusban ezek a szabályozók megkapják a beállított érték és a tényleges érték közötti különbséget, és kiszámítják a szükséges feszültséget.
P, mint arányos
A "proporcionális" szabályozás egy olyan korrekciót alkalmaz, amely arányos a hibával: nagyobb hiba, nagyobb korrekció. Azonnal reagál. Magában, azonban, egy kis, állandó hibát hagy, mivel a rendszernek valamilyen hiba szükséges ahhoz, hogy működjön. Ráadásul, ha a szabályozó erős, akkor túrkorrigál: az áramkör ingadozik a beállított érték körül.
I, mint integrált
A teljes érték a hibát idővel accumulálja. Amíg egy hiba fennáll, még ha kicsi is, a korrekciója növekszik, amíg a hibát teljesen ki nem küszöböli. Ez kompenzálja például a motor forgása által generált feszültséget, amely a sebességgel együtt nő. Ha túl erős, túlzásokat és lassú ingadozásokat okoz.
A motorból származó teljesítmény számítása
Egy motor tekercselése, a áramkör szempontjából, úgy viselkedik, mint egy sorba kapcsolt ellenállás és egy indukción. Ez lehetővé teszi egy módszeres beállítást:
- A kívánt sebességet, valamint a ciklus sávszélességét állíthatjuk be
- A kapott érték a tekercs induktivitásának a sávszélességgel szorított eredménye
- A teljesítmény növekedése egyenlő a feszültség és az áramerősség szorzatával, ami megegyezik a ellenállás és a frekvenciacsomag szorzatával.
A megfelelő beállítás mellett a vezérlő pontosan kompenzálja a tekercs viselkedését, és az áram a kiválasztott sebességgel követi a beállított értéket, anélkül, hogy túllépne. Ezért a motorfelmérés során a ellenállás és a indukció értékét mérik: ezekből származnak a javulások.
Milyen sebességre lehet eljutni?
Egy olyan vezérlőkört szeretnénk, amely a lehető leggyorsabban működjön. Azonban a rendszer sebességét a vezérlő által használt mérési és korrekciós frekvencia, azaz a PWM-kapcsolási frekvencia, valamint a mérési és számítási késlekedések korlátozzák. A gyakorlatban a vezérlőkör szűrőjének átviteli frekvenciája jelentősen alacsonyabb, mint a kapcsolási frekvencia. Ha a szűrő átviteli frekvenciája meghaladja a kapcsolási frekvenciát, a vezérlőkör instabil lesz: a motor furcsa hangokat ad ki, a áram ingadozik, a vezérlő túlterhelés miatt leállhat.
Amikor a feszültség hiányzik: a telítettség
Nagy sebességnél a vezérlő több feszültséget kérhet, mint amennyit az akkumulátor képes biztosítani. A feszültség egy bizonyos szinten stabilizálódik, az áram nem követi, és az integrál érték tovább növekszik. Amikor a helyzet oldódik, ez az akkumuláció egy rántást okoz. A professzionális vezérlők ezért korlátozzák az integrál érték növekedését a telítettség állapotában: ez az integrátor "túlfutásának" megakadályozása. Ez a terület az, ahol a mezőerő-csökkentés alkalmazására is kerül sor.
A jelenlegi áramkörök körüli hurkok
Az áramkör a leggyorsabb és legbelső. Más, lassabb áramkörök is támaszkodhatnak rá:
- egy sebesség-szabályozó rendszer, amely a kívánt sebesség fenntartása érdekében beállítja az áramerősség-korlátot (sebességtartás, korlátozás);
- egy pozíció-visszajelzéses rendszer, robotok és meghajtók számára;
- korlátozók, amelyek a beállított értéket a akkumulátor hőmérséklete vagy feszültsége alapján csökkentik.
Egy robogónál a gázpedál általában közvetlenül a motor áramigényét állítja be: ez adja meg azt a közvetlen és pontosan szabályozható nyomatékérzetet.
Gyakori kérdések
Miért zúg hangosan a motorom manuális beállítás után?
Valószínűleg egy túl gyors áramkör vagy olyan erősítési értékek, amelyek nem megfelelőek a motorhoz. Az áram magas frekvencián ingadozik, ami vibrációt okoz a tekercsekben. Általában a probléma megoldható azzal, ha a motorral összhangban lévő, a detektálás során számított erősítési értékekre váltunk.
Kell-e manuálisan beállítani a feszültség erősítést?
Ritkán. Ezeket az értékeket a mért ellenállás és indukción alapulva számítjuk ki, és a legtöbb esetben megfelelőek. Csak akkor érdemes őket módosítani, ha van erre konkrét ok, és rendelkezésre áll eszköz a áram méréséhez.
Mi történik, ha a motor beállításai helytelenek?
A nyomatékértékek helytelenül vannak beállítva: ez a rendszer vagy túl gyengéddé, vagy pedig instabilá válik. Ez az egyik oka annak, hogy a motor vagy a fáziskábelek cseréje után újra kell végezni a motorparaméterek felmérését.