مقدمة إلى الحلقة الحالية لمبدأ التحكم
المحرك الدافع لمركبات الطاقة الجديدة
في مركبات الطاقة الجديدة، تدرك وحدة التحكم في المحرك (MCU) التحكم في عزم الدوران والسرعة لمحرك القيادة (مثل المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، PMSM). استراتيجيات التحكم المشتركة هي:
• التحكم في المتجهات (التحكم الموجه ميدانيًا، FOC): هذه الإستراتيجية هي طريقة التحكم الأكثر شيوعًا في تطبيقات المركبات الحالية. يمكنه التحكم بشكل مستقل في المجال المغناطيسي المثير للمحرك (يتم توفير المجال المغناطيسي المثير للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم بواسطة المغناطيس الدائم، ولا يلزم وجود تيار إثارة إضافي لإنشاء المجال المغناطيسي. هنا يشير إلى الحفاظ على استقرار رابط التدفق المغناطيسي من خلال Id) والمجال المغناطيسي لعزم الدوران، وبالتالي تحقيق التحكم الدقيق في عزم الدوران والسرعة.
• التحكم المباشر في عزم الدوران (التحكم المباشر في عزم الدوران، DTC): لا تتطلب هذه الطريقة تحويلًا معقدًا للإحداثيات، ولكنها تحقق هدف التحكم عن طريق القياس المباشر والتحكم في عزم الدوران الكهرومغناطيسي ووصلة تدفق الجزء الثابت للمحرك.
هنا، بأخذ التحكم في الحلقة الحالية في استراتيجية التحكم في المتجهات كمثال، يتم تلخيص عملية التحكم في محرك القيادة على النحو التالي:
1. موضع دوار المحرك وقياس السرعة
تحصل وحدة MCU على معلومات موضع وسرعة دوار المحرك من جهاز التشفير الدوار المثبت في أحد طرفي عمود المحرك أو المدمج داخل المحرك، ويتم توصيله بعمود المحرك من خلال أداة توصيل لضمان إمكانية الدوران بشكل متحد المحور.
هناك نوعان رئيسيان من أجهزة التشفير الدوارة: أجهزة التشفير المطلقة وأجهزة التشفير التزايدية. بأخذ تطبيق التشفير التزايدي كمثال، فإنه يتكون عادةً من تسلسلين نبضيين من A وB مع اختلاف طور قدره 90 درجة، ويتم تحديد الموضع المرجعي بواسطة نبضة الطور Z، والتي تسمى عادةً موضع الصفر أو الأصل إشارة.
عندما يدور المحرك، ستنتج المرحلة A والمرحلة B نبضات موجة مربعة بالتناوب. في هذا الوقت، يمكن لوحدة MCU تحديد اتجاه دوران المحرك من خلال مقارنة فرق الطور بمقدار 90 درجة بين المرحلتين، وتحديد الزاوية أو المسافة التي دار بها المحرك من خلال تسجيل عدد النبضات والتغير في عدد النبضات لكل وحدة زمنية، وحساب سرعة المحرك. من خلال موضع الدوار ومعلومات السرعة التي تم الحصول عليها، يمكن لوحدة MCU إجراء المزيد من التحكم مثل الحلقة الحالية أو حلقة السرعة.
على سبيل المثال، عندما يدور المحرك بزاوية معينة، سيقوم جهاز التشفير بتوليد عدد مماثل من النبضات. يتم تحديد اتجاه دوران المحرك من خلال مقارنة ترتيب نبضات الطور A و الطور B، ويتم حساب السرعة على أساس عدد النبضات لكل وحدة زمنية. بافتراض أن وحدة MCU تستقبل 10 000 نبضات في ثانية واحدة، وأن المشفر يولد فقط 1 000 نبضة لكل دورة، فإن سرعة المحرك هي 10 دورة في الدقيقة / ثانية (سرعة المحرك ω).
يقوم المشفر بتوليد نبضة طور Z لكل دورة. عندما تستقبل وحدة MCU نبضة الطور Z لأول مرة، فإنها تستخدم هذا الموضع كنقطة مرجعية صفرية، ثم تحسب عدد نبضات الطور A لتحديد موضع دوار المحرك بالنسبة إلى موضع الصفر. إذا تم الكشف عن 300 نبضة طور A، فإن الموضع الزاوي لدوار المحرك بالنسبة إلى موضع الصفر سيكون 300/1000 دورة أو 108 درجة (يتم تحويلها إلى راديان θ=3π/5).
