چرا کنترل مغناطیسی ضعیف برای موتورهای پرسرعت ضروری است؟

01. MTPA و MTPV
موتور سنکرون مغناطیس دائم، دستگاه محرک اصلی نیروگاه‌های خودروهای انرژی نو در چین است. به خوبی شناخته شده است که در سرعت‌های پایین، موتور سنکرون مغناطیس دائم، کنترل نسبت جریان حداکثر گشتاور را اتخاذ می‌کند، به این معنی که با توجه به گشتاور، از حداقل جریان سنتز شده برای دستیابی به آن استفاده می‌شود و در نتیجه تلفات مس به حداقل می‌رسد.

بنابراین در سرعت‌های بالا، نمی‌توانیم از منحنی‌های MTPA برای کنترل استفاده کنیم، برای کنترل باید از MTPV که حداکثر نسبت ولتاژ گشتاور است استفاده کنیم. به عبارت دیگر، در یک سرعت مشخص، خروجی موتور را به حداکثر گشتاور برسانیم. طبق مفهوم کنترل واقعی، با توجه به گشتاور داده شده، می‌توان با تنظیم iq و id به حداکثر سرعت دست یافت. بنابراین ولتاژ کجا منعکس می‌شود؟ از آنجا که این حداکثر سرعت است، دایره حد ولتاژ ثابت است. تنها با یافتن نقطه حداکثر توان روی این دایره حد، می‌توان نقطه حداکثر گشتاور را پیدا کرد که با MTPA متفاوت است.

02. شرایط رانندگی

معمولاً در سرعت نقطه چرخش (که به عنوان سرعت پایه نیز شناخته می‌شود)، میدان مغناطیسی شروع به ضعیف شدن می‌کند که نقطه A1 در شکل زیر است. بنابراین، در این نقطه، نیروی محرکه الکتریکی معکوس نسبتاً بزرگ خواهد بود. اگر میدان مغناطیسی در این زمان ضعیف نباشد، با فرض اینکه ارابه مجبور به افزایش سرعت شود، iq را مجبور به منفی شدن می‌کند، قادر به تولید گشتاور رو به جلو نیست و مجبور به ورود به شرایط تولید برق می‌شود. البته، این نقطه را نمی‌توان در این نمودار پیدا کرد، زیرا بیضی در حال کوچک شدن است و نمی‌تواند در نقطه A1 بماند. ما فقط می‌توانیم iq را در امتداد بیضی کاهش دهیم، id را افزایش دهیم و به نقطه A2 نزدیک‌تر شویم.

۰۳. شرایط تولید برق

چرا تولید برق به مغناطیس ضعیف نیز نیاز دارد؟ آیا نباید از مغناطیس قوی برای تولید ضریب هوشی نسبتاً بزرگ هنگام تولید برق با سرعت بالا استفاده کرد؟ این امر امکان‌پذیر نیست زیرا در سرعت‌های بالا، اگر میدان مغناطیسی ضعیفی وجود نداشته باشد، نیروی محرکه الکتریکی معکوس، نیروی محرکه الکتریکی ترانسفورماتور و نیروی محرکه الکتریکی امپدانس ممکن است بسیار بزرگ باشند و از ولتاژ منبع تغذیه فراتر روند و عواقب وحشتناکی به بار آورند. این وضعیت، تولید برق یکسوسازی کنترل نشده SPO است! بنابراین، در تولید برق با سرعت بالا، مغناطیس‌سازی ضعیف نیز باید انجام شود تا ولتاژ اینورتر تولید شده قابل کنترل باشد.

می‌توانیم آن را تحلیل کنیم. با فرض اینکه ترمزگیری در نقطه کار پرسرعت B2، که ترمزگیری فیدبک است، شروع می‌شود و سرعت کاهش می‌یابد، نیازی به مغناطیس ضعیف نیست. در نهایت، در نقطه B1، iq و id می‌توانند ثابت بمانند. با این حال، با کاهش سرعت، iq منفی تولید شده توسط نیروی محرکه الکتریکی معکوس کمتر و کمتر کافی خواهد شد. در این نقطه، برای ورود به ترمزگیری مصرف انرژی، جبران توان لازم است.

0۴. نتیجه‌گیری

در ابتدای یادگیری موتورهای الکتریکی، به راحتی می‌توان با دو موقعیت احاطه شد: رانندگی و تولید برق. در واقع، ابتدا باید دایره‌های MTPA و MTPV را در مغز خود حک کنیم و تشخیص دهیم که iq و id در این زمان مطلق هستند و با در نظر گرفتن نیروی محرکه الکتریکی معکوس به دست می‌آیند.

بنابراین، اینکه آیا iq و id بیشتر توسط منبع تغذیه تولید می‌شوند یا توسط نیروی محرکه الکتریکی معکوس، تنظیم به اینورتر بستگی دارد. iq و id نیز محدودیت‌هایی دارند و تنظیم نمی‌تواند از دو دایره تجاوز کند. اگر از دایره حد جریان تجاوز شود، IGBT آسیب خواهد دید. اگر از دایره حد ولتاژ تجاوز شود، منبع تغذیه آسیب خواهد دید.

در فرآیند تنظیم، ضریب هوشی و شناسه هدف، و همچنین ضریب هوشی و شناسه واقعی، بسیار مهم هستند. بنابراین، روش‌های کالیبراسیون در مهندسی برای کالیبره کردن نسبت تخصیص مناسب ضریب هوشی در سرعت‌ها و گشتاورهای هدف مختلف، به منظور دستیابی به بهترین راندمان، استفاده می‌شوند. مشاهده می‌شود که پس از بررسی‌های دقیق، تصمیم نهایی همچنان به کالیبراسیون مهندسی بستگی دارد.