STM32 मोटर नियंत्रण SDK 6 चरण फर्मवेयर सेंसर कम पैरामीटर
विशेष विवरण
- उत्पाद का नाम: STM32 मोटर नियंत्रण SDK – 6-चरणीय फर्मवेयर सेंसर-रहित पैरामीटर अनुकूलन
- मॉडल संख्या: UM3259
- संशोधन: संशोधन 1 – नवंबर 2023
- निर्माता: एसटीमाइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स
- Webसाइट: www.st.com
ऊपरview
यह उत्पाद मोटर नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जहाँ रोटर की स्थिति को सेंसर का उपयोग किए बिना निर्धारित करने की आवश्यकता होती है। फर्मवेयर सेंसर-रहित संचालन के लिए मापदंडों को अनुकूलित करता है, जिससे रोटर की स्थिति के साथ स्टेप कम्यूटेशन का सिंक्रोनाइज़ेशन संभव होता है।
बीईएमएफ जीरो-क्रॉसिंग डिटेक्शन:
बैक इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स (BEMF) तरंगरूप रोटर की स्थिति और गति के साथ बदलता है। शून्य-क्रॉसिंग का पता लगाने के लिए दो रणनीतियाँ उपलब्ध हैं:
पीडब्लूएम ऑफ-टाइम के दौरान बैक ईएमएफ सेंसिंग: फ्लोटिंग फेज वॉल्यूम प्राप्त करेंtagजब कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है तो एडीसी द्वारा ई, थ्रेशोल्ड के आधार पर शून्य-क्रॉसिंग की पहचान करता है।
पीडब्लूएम ऑन-टाइम के दौरान बैक ईएमएफ सेंसिंग: केंद्र = टैप वॉल्यूमtagई बस वॉल्यूम के आधे तक पहुँचता हैtagई, थ्रेशोल्ड (वीएस / 2) के आधार पर जीरो-क्रॉसिंग की पहचान करना।
STM32 मोटर नियंत्रण SDK – 6-चरणीय फर्मवेयर सेंसर-रहित पैरामीटर अनुकूलन
परिचय
यह दस्तावेज़ बताता है कि 6-चरणीय, सेंसर-रहित एल्गोरिदम के लिए कॉन्फ़िगरेशन पैरामीटर को कैसे अनुकूलित किया जाए। लक्ष्य एक सहज और तेज़ स्टार्टअप प्रक्रिया प्राप्त करना है, लेकिन एक स्थिर बंद-लूप व्यवहार भी है। इसके अतिरिक्त, दस्तावेज़ यह भी बताता है कि मोटर को उच्च गति पर घुमाते समय PWM ऑफ़-टाइम और PWM ऑन-टाइम के दौरान बैक EMF ज़ीरो-क्रॉसिंग डिटेक्शन के बीच उचित स्विच कैसे प्राप्त किया जाए।tagई ड्राइविंग मोड तकनीक। 6-चरणीय फ़र्मवेयर एल्गोरिदम और वॉल्यूम के बारे में अधिक जानकारी के लिएtagई/वर्तमान ड्राइविंग तकनीक के बारे में अधिक जानकारी के लिए, X-CUBE-MCSDK प्रलेखन पैकेज में शामिल संबंधित उपयोगकर्ता मैनुअल देखें।
आदिवर्णिक और संक्षिप्त शब्द
| परिवर्णी शब्द | विवरण |
| एमसीएसडीके | मोटर नियंत्रण सॉफ्टवेयर विकास किट (X-CUBE-MCSDK) |
| HW | हार्डवेयर |
| आईडीई | समन्वित विकास पर्यावरण |
| एमसीयू | माइक्रोकंट्रोलर इकाई |
| जीपीआईओ | सामान्य प्रयोजन इनपुट/आउटपुट |
| एडीसी | एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण |
| VM | वॉल्यूमtagई मोड |
| SL | सेंसर रहित |
| बीईएमएफ | पश्च विद्युत चालक बल |
| FW | फर्मवेयर |
| ZC | जीबरा क्रोससिंग |
| जीयूआई | ग्राफिकल यूज़र इंटरफ़ेस |
| MC | मोटर नियंत्रण |
| ओसीपी | अतिधारा संरक्षण |
| पीआईडी | आनुपातिक-पूर्णांक-व्युत्पन्न (नियंत्रक) |
| एसडीके | सॉफ़्टवेयर विकास किट |
| UI | प्रयोक्ता इंटरफ़ेस |
| एमसी कार्यक्षेत्र | मोटर नियंत्रण कार्यक्षेत्र उपकरण, MCSDK का हिस्सा |
| मोटर पायलट | मोटर पायलट उपकरण, MCSDK का हिस्सा |
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6-चरणीय सेंसर-रहित ड्राइविंग मोड में, फ़र्मवेयर फ़्लोटिंग चरण में महसूस किए गए बैक इलेक्ट्रोमोटिव बल (BEMF) का फ़ायदा उठाता है। रोटर की स्थिति BEMF के शून्य-क्रॉसिंग का पता लगाकर प्राप्त की जाती है। यह आमतौर पर ADC का उपयोग करके किया जाता है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। विशेष रूप से, जब रोटर का चुंबकीय क्षेत्र उच्च-Z चरण को पार करता है, तो संबंधित BEMF वॉल्यूमtage अपना चिन्ह बदलता है (शून्य-क्रॉसिंग)। BEMF वॉल्यूमtagई को एडीसी इनपुट पर स्केल किया जा सकता है, एक प्रतिरोधक नेटवर्क के लिए धन्यवाद जो वॉल्यूम को विभाजित करता हैtagई मोटर चरण से आ रही है।
हालाँकि, चूँकि BEMF सिग्नल गति के समानुपातिक होता है, इसलिए रोटर की स्थिति को स्टार्टअप पर या बहुत कम गति पर निर्धारित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, मोटर को पर्याप्त BEMF वॉल्यूम तक ओपन-लूप में त्वरित किया जाना चाहिए।tagई तक पहुँच गया है। कि BEMF वॉल्यूमtagई रोटर स्थिति के साथ चरण विनिमय के तुल्यकालन की अनुमति देता है।
निम्नलिखित पैराग्राफों में, स्टार्टअप प्रक्रिया और बंद-लूप ऑपरेशन के साथ-साथ उन्हें ट्यून करने के मापदंडों का वर्णन किया गया है।
BEMF शून्य-क्रॉसिंग का पता लगाना
ब्रशलेस मोटर का बैक ईएमएफ तरंगरूप रोटर की स्थिति और गति के साथ बदलता है और एक समलम्बाकार आकार में होता है। चित्र 2 एक विद्युत अवधि के लिए धारा और बैक ईएमएफ के तरंगरूप को दर्शाता है, जहाँ ठोस रेखा धारा को दर्शाती है (सरलता के लिए तरंगों को अनदेखा किया जाता है), धराशायी रेखा बैक इलेक्ट्रोमोटिव बल को दर्शाती है, और क्षैतिज निर्देशांक मोटर रोटेशन के विद्युत परिप्रेक्ष्य को दर्शाता है।
हर दो चरण-स्विचिंग बिंदुओं के बीच एक बिंदु होता है जिसकी बैक इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स पोलरिटी बदल जाती है: शून्य-क्रॉसिंग-पॉइंट। एक बार शून्य-क्रॉसिंग बिंदु की पहचान हो जाने के बाद, चरण-स्विचिंग क्षण 30 डिग्री के विद्युत विलंब के बाद सेट किया जाता है। BEMF के शून्य-क्रॉसिंग का पता लगाने के लिए, केंद्र टैप वॉल्यूमtagई को जानना होगा। केंद्र टैप उस बिंदु के बराबर है जहां तीन मोटर चरण एक साथ जुड़े हुए हैं। कुछ मोटर केंद्र टैप उपलब्ध कराते हैं। अन्य मामलों में, इसे वॉल्यूम के माध्यम से पुनर्निर्मित किया जा सकता हैtagई चरण। यहां वर्णित 6-चरण एल्गोरिथ्म लाभ उठाता हैtagमोटर चरणों से जुड़े एक BEMF संवेदन नेटवर्क की उपस्थिति की पुष्टि करता है जो केंद्र टैप वॉल्यूम की गणना करने की अनुमति देता हैtage.
- शून्य-क्रॉसिंग बिंदु की पहचान के लिए दो अलग-अलग रणनीतियाँ उपलब्ध हैं
- पीडब्लूएम ऑफ-टाइम के दौरान बैक ईएमएफ संवेदन
- पीडब्लूएम ऑन-टाइम के दौरान बैक ईएमएफ सेंसिंग (वर्तमान में वॉल्यूम में समर्थित)tagई मोड केवल)
पीडब्लूएम ऑफ-टाइम के दौरान, फ्लोटिंग चरण वॉल्यूमtagई एडीसी द्वारा अधिग्रहित किया जाता है। चूंकि फ्लोटिंग चरण में कोई धारा प्रवाहित नहीं हो रही है, और अन्य दो जमीन से जुड़े हुए हैं, जब BEMF फ्लोटिंग चरण में शून्य को पार करता है, तो अन्य चरणों पर इसकी समान और विपरीत ध्रुवता होती है: केंद्र टैप वॉल्यूमtagइसलिए e शून्य है। इसलिए, शून्य-क्रॉसिंग बिंदु की पहचान तब की जाती है जब ADC रूपांतरण एक निर्धारित सीमा से ऊपर उठता है, या नीचे गिरता है।
दूसरी ओर, पीडब्लूएम ऑन-टाइम के दौरान, एक चरण बस वॉल्यूम से जुड़ा होता हैtagई, और दूसरा जमीन पर (चित्र 3)। इस स्थिति में, केंद्र टैप वॉल्यूमtagई बस वॉल्यूम के आधे तक पहुँचता हैtagई मान तब होता है जब फ्लोटिंग चरण में BEMF शून्य होता है। पहले की तरह, शून्य-क्रॉसिंग बिंदु की पहचान तब की जाती है जब ADC रूपांतरण एक निर्धारित सीमा से ऊपर उठता है (या नीचे गिरता है)। उत्तरार्द्ध VS / 2 के अनुरूप है।
BEMF संवेदन नेटवर्क डिजाइन
चित्र 4 में BEMF को समझने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला नेटवर्क दिखाया गया है। इसका उद्देश्य मोटर चरण की मात्रा को विभाजित करना हैtagई को एडीसी द्वारा उचित रूप से प्राप्त किया जाना चाहिए। R2 और R1 मानों को बस वॉल्यूम के अनुसार चुना जाना चाहिएtagई स्तर। उपयोगकर्ता को पता होना चाहिए कि आवश्यकता से बहुत कम R1 / (R2 + R1) अनुपात को लागू करने पर, BEMF संकेत बहुत कम हो सकता है और नियंत्रण पर्याप्त मजबूत नहीं हो सकता है।
दूसरी ओर, आवश्यकता से अधिक अनुपात के कारण D1 सुरक्षा डायोड बार-बार चालू/बंद होंगे, जिनकी रिकवरी करंट शोर पैदा कर सकती है। अनुशंसित मान है:
मोटर चरण से प्राप्त धारा को सीमित करने के लिए R1 और R2 के बहुत कम मानों से बचना चाहिए।
R1 को कभी-कभी GND के बजाय GPIO से जोड़ा जाता है। यह नेटवर्क को रनटाइम सक्षम या अक्षम करने की अनुमति देता है।
6-चरणीय फर्मवेयर में, GPIO हमेशा रीसेट अवस्था में रहता है और नेटवर्क सक्षम होता है। हालाँकि, PWM ON-time के दौरान संवेदन के लिए BEMF थ्रेसहोल्ड सेट करते समय D3 की अंतिम उपस्थिति पर विचार किया जाना चाहिए: यह आमतौर पर आदर्श थ्रेसहोल्ड में 0.5÷0.7 V जोड़ता है।
C1 फ़िल्टरिंग उद्देश्यों के लिए है और इसे PWM आवृत्ति रेंज में सिग्नल बैंडविड्थ को सीमित नहीं करना चाहिए।
D4 और R3 PWM कम्यूटेशन के दौरान BEMF_SENSING_ADC नोड के तेज़ डिस्चार्ज के लिए हैं, विशेष रूप से उच्च वॉल्यूम मेंtagई बोर्ड।
D1 और D2 डायोड वैकल्पिक हैं और इन्हें केवल BEMF सेंसिंग ADC चैनल अधिकतम रेटिंग के उल्लंघन के जोखिम की स्थिति में ही जोड़ा जाना चाहिए।
नियंत्रण एल्गोरिथम मापदंडों का अनुकूलन
स्टार्टअप प्रक्रिया
स्टार्टअप प्रक्रिया आमतौर पर तीन चरणों के अनुक्रम से बनी होती हैtagतों:
- संरेखण। रोटर को पूर्व निर्धारित स्थिति पर संरेखित किया जाता है।
- ओपन-लूप त्वरण।tagचुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए पूर्व निर्धारित अनुक्रम में पल्स लगाए जाते हैं जिससे रोटर घूमना शुरू कर देता है। रोटर को एक निश्चित गति तक पहुँचने देने के लिए अनुक्रम की दर को धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है।
- स्विच-ओवर: जब रोटर एक निश्चित गति पर पहुंच जाता है, तो एल्गोरिथ्म मोटर की गति और दिशा पर नियंत्रण बनाए रखने के लिए बंद-लूप 6-चरण नियंत्रण अनुक्रम पर स्विच करता है।
जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है, उपयोगकर्ता कोड बनाने से पहले MC वर्कबेंच में स्टार्टअप पैरामीटर को कस्टमाइज़ कर सकता है। दो अलग-अलग ड्राइविंग मोड उपलब्ध हैं:
- वॉल्यूमtagई मोड। एल्गोरिथ्म मोटर चरणों पर लागू पीडब्लूएम के कर्तव्य चक्र को बदलकर गति को नियंत्रित करता है: एक लक्ष्य चरण वॉल्यूमtagई स्टार्टअप प्रो के प्रत्येक सेगमेंट के लिए परिभाषित किया गया हैfile
- वर्तमान मोड। एल्गोरिथ्म मोटर चरणों में बहने वाले वर्तमान को बदलकर गति को नियंत्रित करता है: स्टार्टअप प्रक्रिया के प्रत्येक खंड के लिए एक वर्तमान लक्ष्य निर्धारित किया जाता हैfile
चित्र 5. MC वर्कबेंच में स्टार्टअप पैरामीटर
संरेखण
चित्र 5 में, चरण 1 हमेशा संरेखण चरण के अनुरूप होता है। रोटर को "प्रारंभिक विद्युत कोण" के सबसे करीब 6-चरण की स्थिति में संरेखित किया जाता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि, डिफ़ॉल्ट रूप से, चरण 1 की अवधि 200 एमएस है। इस चरण के दौरान ड्यूटी चक्र को लक्ष्य चरण वॉल्यूम तक पहुंचने के लिए रैखिक रूप से बढ़ाया जाता हैtagई (चरण धारा, यदि वर्तमान ड्राइविंग मोड चुना गया है)। हालाँकि, भारी मोटरों के साथ या उच्च जड़त्व के मामले में, सुझाई गई अवधि, या यहाँ तक कि लक्ष्य चरण मात्राtagघूर्णन को ठीक से शुरू करने के लिए धारा पर्याप्त नहीं हो सकती है।
चित्र 6 में गलत संरेखण स्थिति और उचित संरेखण स्थिति के बीच तुलना प्रदान की गई है।
यदि चरण 1 का लक्ष्य मान या अवधि रोटर को आरंभिक स्थिति में लाने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो उपयोगकर्ता मोटर को बिना घुमाए कंपन करते हुए देख सकता है। इस बीच, वर्तमान अवशोषण बढ़ जाता है। स्टार्टअप प्रक्रिया की पहली अवधि के दौरान, वर्तमान बढ़ता है, लेकिन मोटर की जड़ता को दूर करने के लिए टॉर्क पर्याप्त नहीं है। चित्र 6 (ए) के शीर्ष पर, उपयोगकर्ता वर्तमान को बढ़ता हुआ देख सकता है। हालाँकि, BEMF का कोई सबूत नहीं है: मोटर तब रुक जाती है। एक बार त्वरण चरण शुरू होने के बाद, रोटर की अनिश्चित स्थिति एल्गोरिदम को स्टार्टअप प्रक्रिया को पूरा करने और मोटर को चलाने से रोकती है।
वॉल्यूम बढ़ानाtagचरण 1 के दौरान e/current चरण को बदलने से समस्या ठीक हो सकती है।
वॉल्यूम मेंtagई मोड, लक्ष्य वॉल्यूमtagस्टार्टअप के दौरान ई को कोड को फिर से बनाने की आवश्यकता के बिना मोटर पायलट के साथ अनुकूलित किया जा सकता है। मोटर पायलट में, रेव-अप सेक्शन में, वही त्वरण प्रोfile चित्र 1 का आयतन रिपोर्ट किया गया है (चित्र 7 देखें)। ध्यान दें कि यहाँ आयतनtagई चरण को टाइमर रजिस्टर (S16A इकाई) में सेट पल्स के रूप में दिखाया जा सकता है, या आउटपुट वॉल्यूम के अनुरूप दिखाया जा सकता हैtagई (वीआरएमएस इकाई)।
एक बार जब उपयोगकर्ता को उचित मान मिल जाता है जो मोटर के लिए सबसे उपयुक्त होते हैं, तो इन मानों को MC वर्कबेंच प्रोजेक्ट में लागू किया जा सकता है। यह डिफ़ॉल्ट मान को लागू करने के लिए कोड को फिर से बनाने की अनुमति देता है। नीचे दिया गया सूत्र वॉल्यूम के बीच सहसंबंध को समझाता हैtagई चरण Vrms और S16A इकाइयों में।
वर्तमान मोड में, मोटर पायलट GUI में, लक्ष्य धारा केवल S16A में दिखाई जाती है। ampere शंट मूल्य और पर निर्भर करता है ampवर्तमान सीमक सर्किटरी में प्रयुक्त रूपांतरण लाभ।
ओपन-लूप त्वरण
चित्र 5 में, चरण 2 त्वरण चरण के अनुरूप है। 6-चरण अनुक्रम को ओपन-लूप में मोटर को गति देने के लिए लागू किया जाता है, इसलिए, रोटर की स्थिति 6-चरण अनुक्रम के साथ सिंक्रनाइज़ नहीं होती है। तब वर्तमान चरण इष्टतम से अधिक होते हैं और टॉर्क कम होता है।
MC वर्कबेंच (चित्र 5) में उपयोगकर्ता एक या अधिक त्वरण खंडों को परिभाषित कर सकता है। विशेष रूप से, एक भारी मोटर के लिए, इसे धीमी गति से गति देने की सिफारिश की जाती हैamp एक खड़ी आर प्रदर्शन करने से पहले जड़त्व पर काबू पाने के लिएampप्रत्येक खंड के दौरान, वॉल्यूम के अंतिम लक्ष्य तक पहुंचने के लिए कर्तव्य चक्र को रैखिक रूप से बढ़ाया जाता हैtagउस खंड का ई/वर्तमान चरण। इस प्रकार, यह चरणों के विनिमय को उसी विन्यास तालिका में दर्शाई गई संगत गति पर बाध्य करता है।
चित्र 8 में, त्वरण और आयतन के बीच तुलना दर्शाई गई हैtagचरण (ए) बहुत कम है और उचित चरण (बी) प्रदान किया गया है।
यदि लक्ष्य वॉल्यूमtagयदि एक चरण का विद्युत प्रवाह या इसकी अवधि मोटर को उस संगत गति तक पहुँचने के लिए पर्याप्त नहीं है, तो उपयोगकर्ता मोटर को घूमना बंद करके कंपन करना शुरू करते हुए देख सकता है। चित्र 8 के शीर्ष पर, मोटर के रुकने पर विद्युत प्रवाह अचानक बढ़ जाता है, जबकि, जब उचित रूप से त्वरित किया जाता है, तो विद्युत प्रवाह बिना किसी रुकावट के बढ़ता है। एक बार मोटर रुक जाने पर, स्टार्टअप प्रक्रिया विफल हो जाती है।
वॉल्यूम बढ़ानाtagई/वर्तमान चरण समस्या को ठीक कर सकता है।
दूसरी ओर, यदि वॉल्यूमtagई/करंट चरण परिभाषित बहुत अधिक है, क्योंकि मोटर ओपन-लूप में अकुशल रूप से चल रही है, करंट बढ़ सकता है और ओवरकरंट तक पहुँच सकता है। मोटर अचानक बंद हो जाती है, और मोटर पायलट द्वारा ओवरकरंट अलार्म दिखाया जाता है। करंट का व्यवहार चित्र 9 में दिखाया गया है।
वॉल्यूम घटानाtagई/वर्तमान चरण समस्या को ठीक कर सकता है।
संरेखण चरण की तरह, लक्ष्य वॉल्यूमtage/current को मोटर पायलट के साथ स्टार्टअप के दौरान कोड को फिर से बनाने की आवश्यकता के बिना रनटाइम कस्टमाइज़ किया जा सकता है। फिर, जब उचित सेटिंग की पहचान हो जाती है तो इसे MC वर्कबेंच प्रोजेक्ट में लागू किया जा सकता है।
पर स्विच
स्टार्टअप प्रक्रिया का अंतिम चरण स्विच-ओवर है। इस चरण के दौरान, एल्गोरिदम 6-चरण अनुक्रम को रोटर स्थिति के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए संवेदित BEMF का उपयोग करता है। स्विच-ओवर चित्र 10 में रेखांकित पैरामीटर में दर्शाए गए सेगमेंट में शुरू होता है। यह MC वर्कबेंच के सेंसर-रहित स्टार्टअप पैरामीटर अनुभाग में कॉन्फ़िगर करने योग्य है।
वैध BEMF जीरो-क्रॉसिंग डिटेक्शन सिग्नल के बाद (इस शर्त को पूरा करने के लिए सेक्शन 2.1 देखें), एल्गोरिदम क्लोज्ड-लूप ऑपरेशन पर स्विच हो जाता है। स्विच-ओवर चरण निम्नलिखित कारणों से विफल हो सकता है:
- स्विच-ओवर गति ठीक से कॉन्फ़िगर नहीं की गई है
- स्पीड लूप का PI लाभ बहुत अधिक है
- BEMF शून्य-क्रॉसिंग घटना का पता लगाने के लिए सीमाएँ ठीक से निर्धारित नहीं की गई हैं
स्विच-ओवर गति ठीक से कॉन्फ़िगर नहीं की गई
जिस गति से स्विच-ओवर शुरू होता है वह डिफ़ॉल्ट रूप से प्रारंभिक लक्ष्य गति के समान होती है जिसे MC वर्कबेंच के ड्राइव सेटिंग अनुभाग में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। उपयोगकर्ता को पता होना चाहिए कि जैसे ही स्पीड लूप बंद होता है, मोटर तुरंत स्विच-ओवर गति से लक्ष्य गति तक त्वरित हो जाती है। यदि ये दो मान बहुत दूर हैं, तो ओवरकरंट विफलता हो सकती है।
गति लूप का PI लाभ बहुत अधिक है
स्विच-ओवर के दौरान, एल्गोरिथ्म गति को मापने के लिए एक पूर्वनिर्धारित अनुक्रम को लागू करने से आगे बढ़ता है और तदनुसार आउटपुट मानों की गणना करता है। इस प्रकार, यह वास्तविक गति की भरपाई करता है जो ओपन-लूप त्वरण का परिणाम है। यदि PI लाभ बहुत अधिक है, तो एक अस्थायी अस्थिरता का अनुभव किया जा सकता है, लेकिन अतिशयोक्ति होने पर यह ओवरकरंट विफलता का कारण बन सकता है।
चित्र 11 में एक उदाहरण दिया गया हैampखुले-लूप से बंद-लूप संचालन में संक्रमण के दौरान ऐसी अस्थिरता की संभावना कम होती है।
गलत BEMF सीमाएँ
- यदि गलत BEMF सीमाएँ निर्धारित की जाती हैं, तो शून्य-क्रॉसिंग का पता या तो पहले ही लग जाता है या देर से। इससे दो मुख्य प्रभाव उत्पन्न होते हैं:
- तरंगरूप असममित हैं और नियंत्रण अकुशल है जिसके कारण टॉर्क की उच्च तरंगें उत्पन्न होती हैं (चित्र 12)
- टॉर्क की तरंगों की भरपाई करने की कोशिश में गति लूप अस्थिर हो जाता है
- उपयोगकर्ता को अस्थिर गति नियंत्रण का अनुभव होगा और, सबसे खराब स्थिति में, नियंत्रण के साथ मोटर ड्राइविंग का डि-सिंक्रोनाइज़ेशन हो जाएगा, जिससे अतिप्रवाह की घटना हो सकती है।
- एल्गोरिदम के अच्छे प्रदर्शन के लिए BEMF थ्रेसहोल्ड की उचित सेटिंग महत्वपूर्ण है। थ्रेसहोल्ड बस वॉल्यूम पर भी निर्भर करते हैंtagई मूल्य और संवेदन नेटवर्क। वॉल्यूम को कैसे संरेखित करें, यह जांचने के लिए अनुभाग 2.1 को संदर्भित करने की अनुशंसा की जाती हैtagई स्तर को एमसी कार्यक्षेत्र में निर्धारित नाममात्र स्तर तक ले जाना।
बंद लूप ऑपरेशन
यदि मोटर त्वरण चरण पूरा कर लेती है, तो BEMF शून्य-क्रॉसिंग का पता लगाया जाता है। रोटर को 6-चरण अनुक्रम के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है और एक बंद-लूप ऑपरेशन प्राप्त होता है। हालाँकि, प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए आगे पैरामीटर अनुकूलन किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, जैसा कि पिछले अनुभाग 3.1.3 (“गलत BEMF सीमाएँ”) में वर्णित है, गति लूप, भले ही काम कर रहा हो, अस्थिर दिखाई दे सकता है और BEMF सीमाओं को कुछ परिशोधन की आवश्यकता हो सकती है।
इसके अतिरिक्त, यदि किसी मोटर को उच्च गति पर कार्य करने या उच्च PWM ड्यूटी चक्र के साथ चलाने के लिए कहा जाता है, तो निम्नलिखित पहलुओं पर विचार किया जाना चाहिए:
PWM आवृत्ति
- स्पीड लूप पीआई लाभ
- विचुंबकन ब्लैंकिंग अवधि चरण
- शून्य-क्रॉसिंग और चरण विनिमय के बीच विलंब
- PWM ऑफ-टाइम और ऑन-टाइम सेंसिंग के बीच स्विच करें
PWM आवृत्ति
सेंसर रहित 6-चरणीय एल्गोरिदम प्रत्येक PWM चक्र में BEMF का अधिग्रहण करता है। शून्य-क्रॉसिंग घटना का ठीक से पता लगाने के लिए, पर्याप्त संख्या में अधिग्रहण की आवश्यकता होती है। एक सामान्य नियम के रूप में, उचित संचालन के लिए, 10 विद्युत कोणों पर कम से कम 60 अधिग्रहण अच्छे और स्थिर रोटर सिंक्रोनाइज़ेशन प्रदान करते हैं।
इसलिए
स्पीड लूप पीआई लाभ
स्पीड लूप PI लाभ त्वरण या मंदी के किसी भी आदेश के लिए मोटर की प्रतिक्रियाशीलता को प्रभावित करते हैं। PID नियामक कैसे काम करता है इसका सैद्धांतिक विवरण इस दस्तावेज़ के दायरे से बाहर है। हालाँकि, उपयोगकर्ता को पता होना चाहिए कि स्पीड लूप रेगुलेटर लाभ को मोटर पायलट के माध्यम से रनटाइम पर बदला जा सकता है और इच्छानुसार समायोजित किया जा सकता है।
विचुंबकन ब्लैंकिंग अवधि चरण
फ़्लोटिंग फ़ेज़ का विचुंबकन फ़ेज़ ऊर्जाकरण के परिवर्तन के बाद की अवधि है जिसके दौरान, करंट डिस्चार्ज (चित्र 14) के कारण, बैक ईएमएफ रीडिंग विश्वसनीय नहीं होती है। इसलिए, एल्गोरिदम को सिग्नल के समाप्त होने से पहले उसे अनदेखा करना चाहिए। इस अवधि को MC वर्कबेंच में प्रतिशत के रूप में परिभाषित किया गया हैtagएक चरण (60 विद्युत डिग्री) का ई और चित्र 15 में दिखाए अनुसार मोटर पायलट के माध्यम से रनटाइम बदला जा सकता है। मोटर की गति जितनी अधिक होगी, विचुंबकन अवधि उतनी ही तेज होगी। विचुंबकन, डिफ़ॉल्ट रूप से, अधिकतम रेटेड गति के 2/3 पर तीन PWM चक्रों के लिए निर्धारित निचली सीमा तक पहुँच जाता है। यदि मोटर का इंडक्टेंस चरण कम है और विचुंबकन के लिए अधिक समय की आवश्यकता नहीं है, तो उपयोगकर्ता मास्किंग अवधि या जिस गति पर न्यूनतम अवधि निर्धारित की गई है उसे कम कर सकता है। हालाँकि, मास्किंग अवधि को 2 - 3 PWM चक्रों से कम करने की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि नियंत्रण चरण कम्यूटेशन के दौरान अचानक अस्थिरता पैदा कर सकता है।
BEMF शून्य-क्रॉसिंग और चरण विनिमय के बीच विलंब
एक बार BEMF शून्य-क्रॉसिंग घटना का पता लग जाने के बाद, एल्गोरिथ्म सामान्य रूप से चरण अनुक्रम कम्यूटेशन (चित्र 30) तक 16 विद्युत डिग्री प्रतीक्षा करता है। इस तरह, अधिकतम दक्षता को लक्षित करने के लिए शून्य-क्रॉसिंग को चरण के मध्य बिंदु पर रखा जाता है।
चूँकि शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्शन की सटीकता अधिग्रहण की संख्या पर निर्भर करती है, इसलिए PWM आवृत्ति पर (अनुभाग 3.2.1 देखें), इसकी पहचान की सटीकता उच्च गति पर प्रासंगिक हो सकती है। यह तब तरंगों की एक स्पष्ट विषमता और धारा की विकृति उत्पन्न करता है (चित्र 17 देखें)। शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्शन और स्टेप कम्यूटेशन के बीच देरी को कम करके इसकी भरपाई की जा सकती है। शून्य-क्रॉसिंग देरी को उपयोगकर्ता द्वारा मोटर पायलट के माध्यम से रनटाइम बदला जा सकता है जैसा कि चित्र 18 में दिखाया गया है।
PWM ऑफ-टाइम और ऑन-टाइम सेंसिंग के बीच स्विच करें
गति या लोड करंट (यानी मोटर आउटपुट टॉर्क) बढ़ाने पर, PWM ड्राइविंग का ड्यूटी साइकिल बढ़ जाता है। इस प्रकार, एस के लिए समयampऑफ-टाइम के दौरान BEMF को कम किया जाता है। ड्यूटी साइकिल के 100% तक पहुंचने के लिए, ADC रूपांतरण को PWM के ऑन-टाइम के दौरान ट्रिगर किया जाता है, इस प्रकार PWM ऑफ-टाइम के दौरान BEMF सेंसिंग से PWM ऑन-टाइम पर स्विच किया जाता है।
ऑन-टाइम के दौरान BEMF थ्रेसहोल्ड का गलत कॉन्फ़िगरेशन अनुभाग 3.1.3 (“गलत BEMF थ्रेसहोल्ड”) में वर्णित समान समस्याओं की ओर ले जाता है।
डिफ़ॉल्ट रूप से, BEMF ON-सेंसिंग थ्रेसहोल्ड को बस वॉल्यूम के आधे पर सेट किया जाता हैtagई (अनुभाग 2.1 देखें)। उपयोगकर्ता को यह विचार करना चाहिए कि वास्तविक सीमाएँ बस वॉल्यूम पर निर्भर करती हैंtagई मूल्य और संवेदन नेटवर्क। अनुभाग 2.1 में दिए गए संकेतों का पालन करें और वॉल्यूम को संरेखित करना सुनिश्चित करेंtagई स्तर को एमसी कार्यक्षेत्र में निर्धारित नाममात्र स्तर तक ले जाना।
थ्रेसहोल्ड और PWM ड्यूटी साइकिल के मान जिस पर एल्गोरिदम ऑफ और ऑन-सेंसिंग के बीच स्वैप करता है, मोटर पायलट (चित्र 19) के माध्यम से रनटाइम कॉन्फ़िगर करने योग्य हैं और वॉल्यूम में उपलब्ध हैंtagकेवल ई मोड ड्राइविंग।
समस्या निवारण
सेंसर-रहित 6-चरणीय एल्गोरिदम वाली मोटर को ठीक से स्पिन करने के लिए मुझे किन बातों का ध्यान रखना होगा?सेंसर-रहित 6-चरणीय एल्गोरिदम वाली मोटर को स्पिन करने का अर्थ है BEMF सिग्नल को ठीक से पहचान पाना, मोटर को गति देना और रोटर को नियंत्रण एल्गोरिदम के साथ सिंक्रोनाइज़ करना। BEMF सिग्नल का उचित माप BEMF सेंसिंग नेटवर्क के प्रभावी डिज़ाइन में निहित है (अनुभाग 2.1 देखें)। लक्ष्य वॉल्यूमtagई (वॉल्यूमtagस्टार्टअप अनुक्रम के दौरान वर्तमान (वर्तमान मोड ड्राइविंग) या वर्तमान (वर्तमान मोड ड्राइविंग) मोटर मापदंडों पर निर्भर करता है। वॉल्यूम की परिभाषा (और अंततः अवधि)tagसंरेखण, त्वरण और स्विच-ओवर चरणों के दौरान ई/वर्तमान चरण एक सफल प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं (अनुभाग 3 देखें)।
अंत में, रोटर का तुल्यकालन और निर्धारित गति तक मोटर की गति बढ़ाने की क्षमता, पीडब्लूएम आवृत्ति, बीईएमएफ थ्रेसहोल्ड, विचुंबकन अवधि और शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्शन और स्टेप कम्यूटेशन के बीच विलंब के अनुकूलन पर निर्भर करती है, जैसा कि अनुभाग 3.2 में वर्णित है।
BEMF प्रतिरोधक विभाजक का सही मान क्या है?
उपयोगकर्ता को इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि गलत BEMF प्रतिरोधक विभाजक मान मोटर को ठीक से चलाने के किसी भी अवसर को खत्म कर सकता है। BEMF सेंसिंग नेटवर्क को डिज़ाइन करने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अनुभाग 2.1 देखें।
मैं स्टार्टअप प्रक्रिया को कैसे कॉन्फ़िगर करूँ?
- स्टार्टअप प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए, रेव-अप चरण के प्रत्येक चरण की अवधि को कई सेकंड तक बढ़ाने की सिफारिश की जाती है। तब यह समझना संभव है कि मोटर ठीक से गति पकड़ती है या नहीं, या ओपन-लूप प्रक्रिया के किस गति/चरण पर यह विफल हो जाती है।
- उच्च जड़त्व मोटर को बहुत अधिक तीव्र गति से त्वरित करना उचित नहीं है।amp.
- यदि कॉन्फ़िगर किया गया वॉल्यूमtagई फेज या करंट फेज बहुत कम होने पर मोटर रुक जाती है। अगर यह बहुत अधिक है, तो ओवरकरंट चालू हो जाता है। धीरे-धीरे वॉल्यूम बढ़ानाtagई चरण (वॉल्यूमtagसंरेखण और त्वरण चरणों के दौरान ई मोड ड्राइविंग) या वर्तमान (वर्तमान मोड ड्राइविंग) उपयोगकर्ता को मोटर के कामकाज की सीमा को समझने की अनुमति देता है। वास्तव में, यह इष्टतम खोजने में मदद करता है।
- जब बंद लूप ऑपरेशन पर स्विच करने की बात आती है, तो सबसे पहले PI के लाभों को कम किया जाना चाहिए ताकि यह पता न चले कि नियंत्रण में कमी या अस्थिरता स्पीड लूप के कारण है। इस बिंदु पर, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि BEMF सेंसिंग नेटवर्क ठीक से डिज़ाइन किया गया है (अनुभाग 2.1 देखें) और BEMF सिग्नल ठीक से प्राप्त किया गया है। उपयोगकर्ता BEMF की रीडिंग तक पहुँच सकता है, और उपकरण के ASYNC प्लॉट अनुभाग में उपलब्ध रजिस्टर BEMF_U, BEMF_V और BEMF_U का चयन करके इसे मोटर पायलट (चित्र 20 देखें) में प्लॉट कर सकता है। एक बार जब मोटर रन स्थिति में होती है, तो स्पीड लूप नियंत्रक लाभ को अनुकूलित किया जा सकता है। अधिक जानकारी या पैरामीटर अनुकूलन के लिए, अनुभाग 3 और अनुभाग 3.2 देखें।
यदि मोटर चालू होने पर नहीं चलती तो मैं क्या कर सकता हूँ?
- स्टार्टअप पर, एक रैखिक रूप से बढ़ती मात्राtagई (वॉल्यूमtagई मोड ड्राइविंग) या करंट (करंट मोड ड्राइविंग) मोटर चरणों को प्रदान किया जाता है। लक्ष्य इसे एक ज्ञात और पूर्वनिर्धारित स्थिति में संरेखित करना है। यदि वॉल्यूमtagयदि e पर्याप्त उच्च नहीं है (विशेष रूप से उच्च जड़त्व स्थिरांक वाली मोटरों के साथ), तो मोटर नहीं चलती है और प्रक्रिया विफल हो जाती है। संभावित समाधानों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अनुभाग 3.1.1 देखें।
यदि मोटर त्वरण चरण पूरा नहीं करता तो मैं क्या कर सकता हूँ?
संरेखण चरण की तरह, मोटर को रैखिक रूप से बढ़ते वॉल्यूम को लागू करके एक खुले लूप में त्वरित किया जाता हैtagई (वॉल्यूमtagई मोड ड्राइविंग) या करंट (करंट मोड ड्राइविंग) मोटर चरणों के लिए। डिफ़ॉल्ट मान अंतिम लागू यांत्रिक भार पर विचार नहीं करते हैं, या मोटर स्थिरांक सटीक और/या ज्ञात नहीं हैं। इसलिए, त्वरण प्रक्रिया मोटर स्टॉल या ओवरकरंट घटना के साथ विफल हो सकती है। संभावित समाधानों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अनुभाग 3.1.2 देखें।
मोटर बंद गति लूप में क्यों नहीं बदलती?
यदि मोटर लक्ष्य गति तक ठीक से गति करती है, लेकिन अचानक रुक जाती है, तो BEMF थ्रेशोल्ड कॉन्फ़िगरेशन या PI नियंत्रक लाभ में कुछ गड़बड़ हो सकती है। अधिक जानकारी के लिए अनुभाग 3.1.3 देखें।
स्पीड लूप अस्थिर क्यों दिखता है?
गति के साथ माप के शोर में वृद्धि अपेक्षित है क्योंकि गति जितनी अधिक होगी, BEMF की संख्या उतनी ही कम होगीampशून्य-क्रॉसिंग का पता लगाने के लिए कमियां और, परिणामस्वरूप, इसकी गणना की सटीकता। हालाँकि, स्पीड लूप की अत्यधिक अस्थिरता गलत BEMF थ्रेशोल्ड या PI लाभ का लक्षण भी हो सकती है जो ठीक से कॉन्फ़िगर नहीं किए गए हैं, जैसा कि अनुभाग 3.1.3 में हाइलाइट किया गया है।
- मैं अधिकतम पहुंच योग्य गति कैसे बढ़ा सकता हूं?
अधिकतम पहुंच योग्य गति आमतौर पर कई कारकों द्वारा सीमित होती है: PWM आवृत्ति, सिंक्रोनाइजेशन की हानि (अत्यधिक विचुंबकन अवधि या शून्य-क्रॉसिंग डिटेक्शन और स्टेप कम्यूटेशन के बीच गलत देरी के कारण), गलत BEMF थ्रेसहोल्ड। इन तत्वों को अनुकूलित करने के तरीके के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अनुभाग 3.2.1, अनुभाग 3.2.3, अनुभाग 3.2.4 और अनुभाग 3.2.5 देखें।
मोटर अचानक एक निश्चित गति पर क्यों रुक जाती है?
यह संभवतः गलत PWM ऑन-सेंसिंग BEMF थ्रेशोल्ड कॉन्फ़िगरेशन के कारण है। अधिक जानकारी के लिए अनुभाग 3.2.5 देखें।
संशोधन इतिहास
तालिका 2. दस्तावेज़ संशोधन इतिहास
| तारीख | संस्करण | परिवर्तन |
| 24-नवंबर-2023 | 1 | प्रारंभिक रिहाई। |
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