Einführung in die Stromschleife des Steuerprinzips von
der Antriebsmotor von New-Energy-Fahrzeugen
In Fahrzeugen mit neuer Energie realisiert die Motorsteuerung (MCU) die Drehmoment- und Geschwindigkeitssteuerung des Antriebsmotors (z. B. Permanentmagnet-Synchronmotor, PMSM). Seine üblichen Kontrollstrategien sind:
• Vektorregelung (Field Oriented Control, FOC): Diese Strategie ist die gebräuchlichste Regelungsmethode in aktuellen Fahrzeuganwendungen. Es kann das Erregermagnetfeld des Motors unabhängig steuern (das Erregermagnetfeld des Permanentmagnet-Synchronmotors wird durch den Permanentmagneten bereitgestellt, und es ist kein zusätzlicher Erregerstrom erforderlich, um das Magnetfeld aufzubauen. Hier bezieht es sich auf die Aufrechterhaltung der Stabilität von die Magnetflussverknüpfung durch Id) und das Drehmomentmagnetfeld, wodurch eine präzise Steuerung von Drehmoment und Drehzahl erreicht wird.
• Direkte Drehmomentsteuerung (Direct Torque Control, DTC): Diese Methode erfordert keine komplexe Koordinatentransformation, sondern erreicht das Steuerungsziel durch direkte Messung und Steuerung des elektromagnetischen Drehmoments und der Statorflussverknüpfung des Motors.
Am Beispiel der Stromschleifenregelung in der Vektorregelungsstrategie lässt sich hier der Regelungsprozess des Antriebsmotors wie folgt zusammenfassen:
1. Messung der Motorrotorposition und -geschwindigkeit
Die MCU erhält die Positions- und Geschwindigkeitsinformationen des Motorrotors vom Drehgeber, der an einem Ende der Motorwelle installiert oder im Motor integriert ist und über eine Kupplung mit der Motorwelle verbunden ist, um sicherzustellen, dass sie sich koaxial drehen können.
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Drehgebern: Absolutwertgeber und Inkrementalgeber. Am Beispiel der Anwendung von Inkrementalgebern besteht diese normalerweise aus zwei Impulssequenzen von A und B mit einer Phasendifferenz von 90 Grad, und die Referenzposition wird durch den Z-Phasenimpuls markiert, der normalerweise als Nullposition oder Nullpunkt bezeichnet wird Signal.
Wenn sich der Motor dreht, geben Phase A und Phase B abwechselnd Rechteckimpulse aus. Zu diesem Zeitpunkt kann die MCU die Drehrichtung des Motors bestimmen, indem sie die 90-Grad-Phasendifferenz zwischen den beiden Phasen vergleicht, und den Winkel oder die Entfernung bestimmen, um die sich der Motor gedreht hat, indem sie die Anzahl der Impulse und die Änderung der Impulsanzahl aufzeichnet pro Zeiteinheit und berechnen Sie die Drehzahl des Motors. Durch die erhaltenen Rotorpositions- und Geschwindigkeitsinformationen kann die MCU weitere Steuerungen durchführen, beispielsweise eine Stromschleife oder eine Geschwindigkeitsschleife.
Wenn sich der Motor beispielsweise um einen bestimmten Winkel dreht, erzeugt der Encoder eine entsprechende Anzahl von Impulsen. Die Drehrichtung des Motors wird durch Vergleich der Reihenfolge der A-Phasen- und B-Phasen-Impulse bestimmt und die Geschwindigkeit wird anhand der Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit berechnet. Unter der Annahme, dass die MCU 10,000 Impulse in 1 Sekunde empfängt und der Encoder nur 1,000 Impulse pro Umdrehung erzeugt, beträgt die Motorgeschwindigkeit 10 U/min/s (Motorgeschwindigkeit ω).
Der Encoder erzeugt für jede Umdrehung einen Z-Phasenimpuls. Wenn die MCU den Z-Phasenimpuls zum ersten Mal empfängt, verwendet sie diese Position als Nullreferenzpunkt und zählt dann die Anzahl der A-Phasenimpulse, um die Position des Motorrotors relativ zur Nullposition zu bestimmen. Wenn 300 A-Phasenimpulse erkannt werden, beträgt die Winkelposition des Motorrotors relativ zur Nullposition 300/1000 Umdrehungen oder 108 Grad (umgerechnet in Bogenmaß θ=3π/5).
