Puhutaan DC-moottorin käyttämisen periaatteesta Z-lähdemuuntimella
Z-Source-muunnin (ZSI) on DC-AC-muunnin, joka suorittaa bitti- ja tehostustoimintoja yhdessä vaiheessa. ZSI: n ainutlaatuinen etu on sen läpi kulkeva tila, jossa saman sillan kaksi kytkintä voidaan kytkeä päälle samaan aikaan. Mitään kuollutta aikaa ei tarvita, lähdevääristymiä on vähennetty huomattavasti, ja suurempi lähtö voidaan antaa ilman LC-suodatinta. ZSI voittaa perinteisten järjestelmien käsitteelliset ja teoreettiset rajoitukset ja voi parantaa tasavirtajännitettä käyttämättä DC / DC-tehostusmuuntimia tai tehostusmuuntajia. Tässä artikkelissa ehdotetaan ZSI-ohjainta, jossa on älykäs satunnainen pulssinleveysmodulaatio (RPWM) -tekniikka anturittomalle BLDC-moottorille, jonka tarkoituksena on parantaa BLDC-moottorin käyttöjärjestelmän suorituskykyä.
ZSI voittaa perinteisten järjestelmien käsitteelliset ja teoreettiset esteet ja rajoitukset ja voi myös parantaa tasajännitteen syöttöjännitettä ilman DC-DC-tehosuuntaajamuuntajaa.
Pysyvää magneettivapaa DC (BLDC) -moottoreita käytetään useissa eri sovelluksissa niiden korkeamman tehokkuuden, suuremman teho-painosuhteen ja alhaisempien ylläpitokustannusten takia. Trapetsoidun sähkömoottorivoiman (EMF) BLDC-moottori edellyttää, että roottorin asennustiedot tilataan taajuusmuuttajaa varten. Tämä sijaintitiedot generoidaan tyypillisesti kolmella Hall-efekti-anturilla, jotka on sijoitettu moottorin ei-käyttöpäähän. Nämä lämpötilaherkät anturit eivät kuitenkaan ainoastaan lisää moottorin kustannuksia, vaan vaativat myös erityisiä mekaanisia asetuksia asennettaviksi.
Tämän artikkelin tarkoituksena on tutkia, miten BLDC-moottorikäyttöjärjestelmien suorituskykyä voidaan parantaa. Tätä tarkoitusta varten ehdotetaan ZSI-asemajärjestelmää, jossa käytetään älykkäitä satunnaisia pulssinleveysmodulaatiotekniikoita (RPWM) anturittoman BLDC-moottorin ohjaamiseksi. Ehdotettu järjestelmä käyttää takaisinkytkennän voiman (BEMF) tunnistusta sijainnin estimoinnissa, ja ZSI-taajuusmuuttaja voi tarjota laajemman tehon jännitteen. ZSI-BLDC -moottorikäyttöön tässä artikkelissa ehdotetaan kaksinkertaisen satunnaisen yksinkertaisen tehostepulssin leveyden modulaation (DTRSBPWM) tekniikkaa, joka voi saavuttaa satunnaisuuden kahdella tavalla neljän alustavan kantoaaltoon.
Kaksi kantajaa ovat normaaleja ja käänteisiä kiinteän taajuuden kolmioaaltoja, ja kolmas ja neljäs kantoaalto ovat taajuusmuunnettuja kolmion aaltoja, jotka saadaan kaoottisen taajuusgeneraattorin ja sen invertterin avulla. DTRSBPWM-harmonisen tehonjakelumenetelmä ylittää yksinkertaisen tehosteen PWM (SBPWM) -menetelmän. Käyttöjärjestelmän simulaatiotutkimukset suoritettiin MATLAB-ohjelmistolla ja ne on validoitu käyttäen SPARTAN-6-kenttäohjelmoitavaa Gate Array (FPGA) (XC6SLX45) -laitetta. Tässä artikkelissa keskitytään lähtöjännitteen, DC-väylän käytön ja harmonisen laajennustekijän (HSF) täydelliseen harmoniseen vääristymiseen (THD).
Miten ZSI toimii
Z-lähde-invertteri on DC-AC-muunnin, joka pystyy suorittamaan bitti- ja tehostustoimintoja yhtenä vaiheena. ZSI voittaa perinteisten järjestelmien käsitteelliset ja teoreettiset esteet ja rajoitukset ja voi myös parantaa tasajännitteen syöttöjännitettä ilman DC-DC-tehosuuntaajamuuntajaa. ZSI: n toimintaperiaate voidaan jakaa neljään tilaan. Ensimmäinen tila on perinteinen aktiivinen tilatila, jossa taajuusmuuttajan silta toimii DC-linkin virtalähteenä. Toinen tila on läpimenotila, jossa invertterisilta toimii yhdessä kahdesta tavanomaisesta nollavektorista, jotka kulkevat taajuusmuuttajan ylemmän ja alemman laitteen läpi. Kolmas tila on ei-kautta-tila, jossa induktorivirta auttaa vähentämään linjan virran harmonisia. Neljäs tila on perinteinen nolla-tila, eli invertterisilta toimii yhdessä nollatilasta.
Yksinkertainen tehostus PWM
Yleisin ZSI: n käyttämä kytkentämenetelmä on yksinkertainen tehostus PWM. Tämä on helppo tapa, vain kaksi suoraa linjaa, joilla ohjaat läpi tilan. Kun kolmiomainen aaltomuoto on korkeampi kuin ylempi kirjekuori VP tai alempi kuin alempi kirjekuori VN, piiri toimii läpi-tilassa. Muissa tapauksissa se toimii kuin perinteinen PWM-kantaja. Yksinkertaisen tehon PWM: n aikana koko laitteen aiheuttama jännitepaine on korkea.
ZSI: n syöttämän BLDC-moottorin anturiton ohjaus
ZSI: n anturiton ohjaus on esitetty kuvassa 1. BLDC-moottoria ohjataan ilman estoa estimoimalla takaisesta EMF: stä (päätelaitteen jännitteestä) ja oikean kommutointiajan ja syöttämällä se ZSI-piiriin. Moottorin nopeuden säätö havaitaan suhteellisen integroidun ohjaimen (PIC) avulla ja verrataan säätötoiminnon vertailunopeuteen.
