在本系列的第一部分中,我解釋了如何在InstaSPIN-FOC?中使用 ForceAngle來調(diào)節(jié)電機啟動。接下來,我將討論在啟動期間產(chǎn)生足夠的扭矩以及如何保持對齊以最大化扭矩。
產(chǎn)生足夠的扭矩
隨著啟動負載的增加,我們可以產(chǎn)生的扭矩將取決于電流和磁場的對齊方式(由角度估計的準確性決定)。
為確??梢援a(chǎn)生足夠的電流,變量 USER_MOTOR_MAX_CURRENT 必須大于產(chǎn)生額定轉矩所需的額定電流。USER_MOTOR_MAX_CURRRENT 是一個變量,用于設置速度控制器的最大(正負)輸出(在圖 1 中用作 Iq PI 電流控制器中的 Iq_ref 輸入)。
例如,請注意以下在滿載情況下啟動電機時捕獲的波形。產(chǎn)生移動該額定負載所需的扭矩需要 4A 的電流。在這種情況下,USER_MOTOR_MAX_CURRENT 設置為 (6.0),我們可以看到在第一個電氣循環(huán)中達到了 6A 電流以移動轉子。然后FAST?能夠提供一個有效的角度,使控制系統(tǒng)能夠立即將電流使用量調(diào)節(jié)到僅需要的 4A。
圖 1:滿載(4A 連續(xù) / 6A 峰值)啟動
使用 ForceAngle 時,即使生成穩(wěn)定的反饋角度,也不一定要正確對齊以生成最大扭矩。我們基本上只是掃描定子磁場并等待轉子磁場鎖定并同步。當定子磁場方向不正確時,我們將不會產(chǎn)生足夠的扭矩,或者在最壞的情況下會產(chǎn)生所需的相反方向的扭矩。要查看實際情況,我們可以使用 ForceAngle 進行一些試驗,并注意有時轉子開始沿正確方向完美平滑地移動,有時它似乎暫停、搖晃或開始向相反方向短暫移動。為了改善這種情況,需要為控制系統(tǒng)提供更好的啟動角度。但是,當 FAST 無法在零速下提供有效角度時,我們該怎么做呢?
結盟
在磁場定向控制系統(tǒng)中進行初始校準的一種方法是將直流電流注入控制系統(tǒng)的 Id 部分(不注入 Iq)。這是 D 軸,定義為轉子磁通的方向。
圖 2:磁場定向控制:將定子磁通(綠色)定向到轉子磁通(紅色)以最大化給定定子電流的轉矩產(chǎn)生
如果這個電流大到足以移動轉子(和任何負載),這將導致轉子現(xiàn)在處于已知角度(0 弧度),這意味著雖然仍然模擬強制角度,但它至少在正確的方向和產(chǎn)生扭矩的最佳位置。這種直流電流注入可以“手動”完成,或者我們可以利用 InstaSPIN-FOC 中已包含的 RsRecalibration 標志。定子電阻 (Rs) 識別是電機參數(shù)識別功能的一部分,在用戶指南第 6.5.4 節(jié)中進行了描述。對于初始電機識別,建議使用大約 10% 到 20% 額定值的直流電流值 (USER_MOTOR_RES_EST_CURRENT) 以獲得有效值。提供了一個 RsRecalibration 標志,以便在運行時操作期間,可以重做同樣的直流注入,并且可以測量 Rs 值并將其更新到控制系統(tǒng)中。對于重負載啟動,可以增加該直流電流值以產(chǎn)生足夠的扭矩,以機械方式將轉子磁通與已知位置對齊。應該注意的是,增加這個直流電流可能會增加定子繞組的溫度,并且應該增加估計的 Rs。我們應該對我們的應用進行試驗,以確保 FAST 的估計值對于我們將在啟動后操作電機的操作區(qū)域仍然有效。應該注意的是,增加這個直流電流可能會增加定子繞組的溫度,并且應該增加估計的 Rs。我們應該對我們的應用進行試驗,以確保 FAST 的估計值對于我們將在啟動后操作電機的操作區(qū)域仍然有效。應該注意的是,增加這個直流電流可能會增加定子繞組的溫度,并且應該增加估計的 Rs。我們應該對我們的應用進行試驗,以確保 FAST 的估計值對于我們將在啟動后操作電機的操作區(qū)域仍然有效。
雖然這些方法可以顯著提高大多數(shù)應用的無傳感器啟動能力,但仍然存在一些限制,特別是在可能具有高達 100% 額定扭矩輸出的高動態(tài)負載的應用中?;貋黹喿x本系列的第三部分,了解如何克服這些限制。