В этом примере показано регулирование скорости бесщеточного привода постоянного тока (BLDC) с использованием контроллера тока на основе гистерезиса.
Двигатели BLDC отличаются от двигателей постоянного тока с щеткой тем, что они используют электронную коммутацию (а не механическую) для обеспечения питания обмоток. В своей основной форме бесщеточный электродвигатель постоянного тока состоит из трапецеидального синхронного двигателя с постоянным магнитом обратной связи, питаемого трехфазным инвертором. Датчик положения, прикрепленный к ротору, обеспечивает сигналы положения, необходимые для синхронизации токов статора с обратными ЭДС, так что двигатель работает как синхронный двигатель в любое время.
Поскольку обратные ЭДС имеют трапециевидную форму (с плоской площадью 120 градусов), максимальный крутящий момент с наименьшей пульсацией развивается, если токи поддерживаются постоянными в течение временных интервалов, когда обратные ЭДС также являются постоянными. Это условие подразумевает шестиступенчатую работу инвертора, когда одновременно проводят только две фазы.
Шина постоянного тока, смоделированная идеальным источником постоянного напряжения 310 В, подключается к трехфазному, двухуровневому преобразователю. Этот преобразователь генерирует соответствующие трехфазные напряжения для работы двигателя BLDC 300 Вт, 4000 об/мин.
Основными элементами системы управления являются:
Регулятор скорости - регулятор сравнивает фактическую скорость двигателя с исходной скоростью. Если двигатель нуждается в ускорении, регулятор увеличивает величину опорного тока, чтобы создать больший крутящий момент. Если частота вращения двигателя выше опорной, регулятор уменьшает величину опорного тока.
Декодер - на основе сигналов датчика Холла, которые обнаруживают положение ротора, декодер выдает три сигнала прямоугольной формы, которые синхронизированы с обратной EMF двигателя.
Контроллер тока на основе гистерезиса - на основе величины опорного тока и сигналов, подаваемых декодером, генерируются три опорных тока и сравниваются с измеренными токами фазы двигателя. Ошибки подаются на устройство управления гистерезисом с регулируемой полосой для генерирования требуемых сигналов стробирования для трехфазного инвертора. Частота переключения является переменной и зависит от величины полосы гистерезиса и динамики схемы статора.
Выполните моделирование и просмотрите формы сигналов в блоках Scope. Первоначально двигатель вращается при 3000 об/мин без нагрузки.
Через 0,05 с к двигателю прикладывается момент нагрузки 0,7 Н.м. Система управления увеличивает опорный ток для поддержания частоты вращения двигателя на уровне 3000 об/мин.
При 0,1 с опорная скорость снижается до 1500 об/мин. Для соблюдения этой новой уставки скорости система управления создает большой отрицательный крутящий момент. Обратите внимание на пониженную частоту фазовых токов двигателя.
При 0,15 с на двигатель прикладывается отрицательный момент нагрузки -0,7 Н.м. Двигатель теперь работает как генератор, производящий 68 Вт.
Если у вас есть Simulink Real-Time и цель Speedgoat, вы можете запустить эту модель в реальном времени.
Откройте окно Параметры конфигурации (Configuration Parameters) (или нажмите Ctrl + E), щелкните Создание кода (Code Generation) и задайте для параметра Системный целевой файл (System target file) значение slrealtime.tlc .
Подключитесь к целевому объекту и на вкладке «Реальное время» нажмите кнопку «Выполнить на целевом объекте».
Модель будет автоматически построена, развернута и выполнена на целевом объекте. В зависимости от целевой пропускной способности потоковой передачи может потребоваться уменьшить количество сигналов, передаваемых в реальном времени с целевого компьютера на хост-компьютер.