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电机控制实施前的准备和电机的运行原理

作者:音曼顿 浏览: 发表时间:2022-08-02 17:49:48


近年来,许多芯片制造商开放了电机控制的源代码,大大降低了工程师的进入门槛,提高了人们对电机控制的认识。当代码打开时,对最终产品提出了更高的要求,要想出彩,就必须有亮点。这就要求我们在做电机控制时学会一些逆向思维。问题来了,亮点是怎么产生的?有些人会强调产品的难点,比如如何防止失步,如何切换,如何在达到高速后燃烧管道,等等。这些问题最终会决定一个产品的成败。此外,还应考虑各种参数的低速大扭矩、高速应用和精度。

电机分类


电机种类繁多,发展迅速。当我们想使用某种电机时,我们首先需要研究它是什么样的电机。下图列出了几种常用电机。


现在开关磁阻电机、同步磁阻电机和混合励磁电机都很新颖,大家都很关注。如何在这么多电机中贯彻我们的控制理念?在实施之前,需要仔细研究和考虑电机。


电机控制实施前的准备


各种新型电机


电机的运行原理


对于上述非常新颖的电机,我们可以首先从操作原理分析它是单端口还是双端口,即思考它可以控制的数量,如异步电机是单端口,所有无功的数量来自三条线;永磁电机、绕线异步电机、双馈电机、混合励磁电机为双端口,可以有不同的方向进入控制参数。然后可以确定哪些量会影响电机的速度或扭矩,从而确定控制电机的方式。


其次,判断电机端口后,其磁场是步进式还是旋转式,如无刷直流电机方波是步进式;开关磁阻电机也是步进式;永磁同步电机和同步磁阻电机是旋转式的。步进式和旋转式反映了扭矩产生的波形。了解这些特点,我们对电机控制方法有了想法。


然后查看电机的稳态性能和动态性能。


电机工程师必须掌握以上三点。


电机的控制目标


根据动态响应和稳态的要求,确定控制目标是速度控制、扭矩控制还是功率控制。例如,恒压泵是恒功率控制,因此我们应该关注其功率特性。另一个例子是速度控制是一个双环,对速度动态的要求是什么?如果速度要求不高,请考虑删除速度环。


控制电机


与控制目标相对应的标量控制、矢量控制和直接转矩控制。


异步电机以前使用过大量的标量控制。为了使其快速动态响应,它被矢量控制所取代。此外,异步电机没有失速问题,因为它是一种感应电机,具有转差率,可以自动调整功率。


为什么同步电机控制最关心的是它是否会失步?如果你做得不好,你失步。失步的表现是电流大,导致功率管燃烧。同步电机失败的原因是它的两个磁场是独立的,一个磁场(电枢磁场)走在前面,如果后面的磁场(转子磁场)不跟上,电压向量和电势向量夹角超过90度,进入不稳定区域。因此,同步电机控制的关键在于它将涉及两个磁场,但在低成本的情况下,一般使用的同步电机也可以用标量控制;但当扭矩变化很大时,电机就会燃烧。这是因为异步电机在自动调整中有转差率,而同步电机在使用标量控制时,不能简单地将标量控制应用于永磁同步电机,而是要构建一个类似于异步电机转差率的约束条件,调整同步电机的功率角。如果能将自动调节的量放入同步电机中,从而解决同步电机的故障问题,确保电机先运行,再考虑电机的高效运行。


获得对象后,要判断转子位置,位置判断分为低速、中速和高速三段。


要控制电机,首先要知道转子的位置,然后加一个Iq,知道Dq,其他一些操作。我们能反向思考吗?有很多方法可以为我们提供顺向的东西,如果产品想要更好,它可能会逆向。转子位置会影响电机的电流和电压,电机的扭矩、功率和电流包含电机的所有参数。所谓的逆向就是从这些参数中去提炼所需要的位置,用比较时髦的话就叫做观测器,滑膜观测和卡尔曼观测器都是通过电流电压反过来去观测它的位置。

在运行过程中,我们将特别注意以下问题:低速启动、防失步、风吹顺风逆风启动。对于风扇和泵,我们还应该考虑如何在堵塞情况下启动?


对于行走的机器,比如割草机,会涉及到什么?如何处理边界;还有两个电机的协调和扭矩分布,如何走直线;此外,这种行走机器会出现堵塞问题,有时真的堵塞,有时是假堵塞,真堵塞和假堵塞的区别取决于电机的运行;还有路径规划。


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