제어 원리의 전류 루프 소개
신에너지 자동차 구동모터의
신에너지 차량에서 모터 컨트롤러(MCU)는 구동 모터(예: 영구자석 동기 모터, PMSM)의 토크 및 속도 제어를 실현합니다. 일반적인 제어 전략은 다음과 같습니다.
• 벡터 제어(FOC): 이 전략은 현재 차량 애플리케이션에서 가장 일반적인 제어 방법입니다. 모터의 여자 자기장을 독립적으로 제어할 수 있습니다. (영구자석 동기 전동기의 여자 자기장은 영구 자석에 의해 제공되며 자기장을 설정하기 위해 추가 여자 전류가 필요하지 않습니다. 여기서는 안정성을 유지하는 것을 의미합니다. Id)와 토크 자기장을 통한 자속 결합을 통해 토크와 속도를 정밀하게 제어합니다.
• 직접 토크 제어(Direct Torque Control, DTC): 이 방법은 복잡한 좌표 변환이 필요하지 않지만 모터의 전자기 토크 및 고정자 자속 연동을 직접 측정하고 제어하여 제어 목표를 달성합니다.
여기서 벡터 제어 전략의 전류 루프 제어를 예로 들면, 구동 모터의 제어 프로세스는 다음과 같이 요약됩니다.
1. 모터 로터 위치 및 속도 측정.
MCU는 모터 샤프트의 한쪽 끝에 설치되거나 모터 내부에 통합된 로터리 엔코더로부터 모터 회전자의 위치 및 속도 정보를 얻고 커플링을 통해 모터 샤프트와 연결되어 동축으로 회전할 수 있도록 보장합니다.
로터리 엔코더에는 주로 절대형 엔코더와 증분형 엔코더의 두 가지 유형이 있습니다. 증분 엔코더를 적용하는 경우 일반적으로 위상차가 90도인 A와 B의 두 펄스 시퀀스로 구성되며 기준 위치는 일반적으로 영점 위치 또는 원점이라고 하는 Z 위상 펄스로 표시됩니다. 신호.
모터가 회전하면 A상과 B상이 교대로 구형파 펄스를 출력합니다. 이때 MCU는 두 위상의 90도 위상차를 비교하여 모터의 회전 방향을 판단할 수 있으며, 펄스 수와 펄스 수의 변화를 기록하여 모터가 회전한 각도나 거리를 판단할 수 있습니다. 단위 시간당 모터의 속도를 계산합니다. 획득된 회전자 위치 및 속도 정보를 통해 MCU는 전류 루프 또는 속도 루프와 같은 추가 제어를 수행할 수 있습니다.
예를 들어 모터가 특정 각도로 회전하면 인코더는 해당 수의 펄스를 생성합니다. A상 펄스와 B상 펄스의 순서를 비교하여 모터의 회전 방향을 결정하고, 단위 시간당 펄스 수를 기준으로 속도를 계산합니다. MCU가 1초에 10,000 펄스를 수신하고 인코더가 회전당 1,000 펄스만 생성한다고 가정하면 모터 속도는 10rpm/s(모터 속도 Ω)입니다.
엔코더는 각 회전마다 Z상 펄스를 생성합니다. MCU가 처음으로 Z상 펄스를 수신하면 이 위치를 영점 기준점으로 사용한 다음 A상 펄스 수를 계산하여 영점 위치를 기준으로 모터 회전자의 위치를 결정합니다. 300개의 A상 펄스가 감지되면 영점 위치에 대한 모터 회전자의 각도 위치는 300/1000회전 또는 108도(라디안 θ=3π/5로 변환)가 됩니다.
