Nói về nguyên lý lái động cơ DC với biến tần nguồn Z
Biến tần nguồn Z (ZSI) là bộ chuyển đổi DC-AC thực hiện các chức năng buck và boost trong một giai đoạn. Một lợi thế duy nhất của ZSI là trạng thái thông qua, trong đó hai công tắc của cùng một cây cầu có thể được bật cùng một lúc. Không có thời gian chết là cần thiết, độ méo đầu ra được giảm đáng kể và có thể cung cấp đầu ra cao hơn mà không cần sử dụng bộ lọc LC. ZSI khắc phục các hạn chế về mặt lý thuyết và lý thuyết của các hệ thống truyền thống và có thể tăng điện áp đầu vào DC mà không cần sử dụng bộ chuyển đổi tăng áp DC / DC hoặc máy biến áp tăng cường. Trong bài báo này, một trình điều khiển ZSI với công nghệ điều chế độ rộng xung ngẫu nhiên thông minh (RPWM) được đề xuất cho động cơ BLDC không cảm biến, nhằm cải thiện hiệu suất của hệ thống truyền động động cơ BLDC.
ZSI vượt qua các rào cản về mặt lý thuyết và lý thuyết và các hạn chế của các hệ thống truyền thống và cũng có thể tăng điện áp đầu vào DC mà không cần sự trợ giúp của bộ chuyển đổi tăng cường DC-DC hoặc máy biến áp tăng cường.
Động cơ DC không chổi than nam châm vĩnh cửu (BLDC) được sử dụng trong nhiều ứng dụng do hiệu suất cao hơn, tỷ lệ công suất trên trọng lượng lớn hơn và chi phí bảo trì thấp hơn. Động cơ BLDC hình thang điện (EMF) yêu cầu thông tin vị trí rôto để đặt ổ đĩa. Thông tin vị trí này thường được tạo bởi ba cảm biến hiệu ứng Hall được đặt ở đầu không truyền động của động cơ. Tuy nhiên, các cảm biến nhạy cảm với nhiệt độ này không chỉ làm tăng giá thành của động cơ mà còn yêu cầu cài đặt cơ học đặc biệt để gắn kết.
Bài viết này nhằm mục đích khám phá cách cải thiện hiệu suất của các hệ thống truyền động động cơ BLDC. Để kết thúc này, một sơ đồ ổ đĩa ZSI được đề xuất, sử dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung ngẫu nhiên (RPWM) thông minh để điều khiển động cơ BLDC không cảm biến. Hệ thống được đề xuất sử dụng cảm biến lực điện trở lại (BEMF) để ước tính vị trí và ổ ZSI có thể cung cấp phạm vi điện áp tăng rộng hơn. Đối với ổ đĩa động cơ ZSI-BLDC, bài viết này đề xuất một kỹ thuật điều chế độ rộng xung ngẫu nhiên đơn giản tăng gấp đôi (DTRSBPWM), có thể đạt được sự ngẫu nhiên theo hai cách với bốn sóng mang ban đầu.
Hai trong số các sóng mang là sóng tam giác tần số cố định bình thường và đảo ngược, và sóng mang thứ ba và thứ tư là sóng tam giác chuyển đổi tần số thu được từ máy phát tần số hỗn loạn và biến tần của nó. Phương pháp phân phối công suất hài DTRSBPWM vượt trội hơn so với phương pháp boost boost đơn giản (SBPWM). Các nghiên cứu mô phỏng hệ thống ổ đĩa đã được thực hiện trên phần mềm MATLAB và đã được xác nhận bằng cách sử dụng thiết bị Mảng lập trình cổng SPARTAN-6 (FPGA) (XC6SLX45). Bài viết này sẽ tập trung vào tổng méo sóng hài (THD) của điện áp đường ra, sử dụng bus DC và hệ số mở rộng sóng hài (HSF).
Cách thức hoạt động của ZSI
Biến tần nguồn Z là một bộ chuyển đổi DC-AC có thể thực hiện các chức năng buck và boost như một giai đoạn duy nhất. ZSI vượt qua các rào cản về mặt lý thuyết và lý thuyết và các hạn chế của các hệ thống truyền thống và cũng có thể tăng điện áp đầu vào DC mà không cần sự trợ giúp của bộ chuyển đổi tăng cường DC-DC hoặc máy biến áp tăng cường. Nguyên lý làm việc của ZSI có thể được chia thành bốn chế độ. Chế độ đầu tiên là chế độ trạng thái hoạt động truyền thống, trong đó cầu biến tần hoạt động như một nguồn hiện tại cho liên kết DC. Chế độ thứ hai là chế độ thông qua trạng thái, trong đó cầu biến tần hoạt động ở một trong hai vectơ không thông thường, đi qua các thiết bị trên và dưới của biến tần. Chế độ thứ ba là chế độ không thông qua, trong đó dòng điện dẫn giúp giảm sóng hài của dòng điện. Chế độ thứ tư là trạng thái zero truyền thống, tức là cầu biến tần hoạt động ở một trong những trạng thái zero.
Tăng tốc đơn giản
Phương thức chuyển đổi phổ biến nhất được sử dụng bởi ZSI là boost boost đơn giản. Đây là một cách dễ dàng, chỉ cần hai đường thẳng để kiểm soát trạng thái thông qua. Khi dạng sóng tam giác cao hơn đường bao trên VP hoặc thấp hơn đường bao dưới VN, mạch hoạt động ở trạng thái xuyên qua. Trong các trường hợp khác, nó hoạt động giống như một sóng mang truyền thống. Trong quá trình tăng tốc đơn giản, ứng suất điện áp được tạo ra bởi toàn bộ thiết bị là cao.
Điều khiển không cảm biến của động cơ BLDC được cung cấp ZSI
Điều khiển không cảm biến của ZSI được hiển thị trong Hình 1. Động cơ BLDC được điều khiển một cách vô cảm bằng cách ước tính thời điểm giao nhau bằng 0 của EMF phía sau (từ điện áp đầu cuối) và chuyển đổi tức thời và đưa nó vào mạch ZSI. Điều khiển tốc độ của động cơ được cảm nhận bởi bộ điều khiển tích phân tỷ lệ (PIC) và được so sánh với tốc độ tham chiếu của hành động điều khiển.
