Parler du principe de l'entraînement du moteur à courant continu avec l'inverseur de source Z
Le Z-Source Inverter (ZSI) est un convertisseur CC-CA qui exécute des fonctions abaisseur et boost en une seule étape. L’avantage unique de ZSI est son état traversant, dans lequel les deux commutateurs d’un même pont peuvent être activés au même moment. Aucun temps mort n'est requis, la distorsion de sortie est considérablement réduite et une sortie plus élevée peut être fournie sans utiliser de filtre LC. ZSI surmonte les limitations conceptuelles et théoriques des systèmes traditionnels et peut augmenter la tension d'entrée CC sans utiliser de convertisseurs élévateurs CC / CC ni de transformateurs élévateurs. Dans cet article, un pilote ZSI doté de la technologie de modulation de largeur d'impulsion aléatoire intelligente (RPWM) est proposé pour le moteur BLDC sans capteur, qui vise à améliorer les performances du système d'entraînement de moteur BLDC.
ZSI surmonte les barrières et limitations conceptuelles et théoriques des systèmes traditionnels et peut également augmenter la tension d'entrée continue sans l'aide d'un convertisseur élévateur continu-continu ou d'un transformateur élévateur.
Les moteurs à courant continu sans balai à aimants permanents (BLDC) sont utilisés dans diverses applications en raison de leur efficacité accrue, de leur rapport poids / puissance plus élevé et de leurs coûts de maintenance réduits. Le moteur BLDC à force électromotrice trapézoïdale (CEM) requiert des informations de position du rotor pour commander le variateur. Cette information de position est généralement générée par trois capteurs à effet Hall placés sur l'extrémité non motrice du moteur. Cependant, ces capteurs sensibles à la température non seulement augmentent le coût du moteur, mais nécessitent également des réglages mécaniques spéciaux pour être montés.
Ce document vise à explorer les moyens d’améliorer les performances des systèmes d’entraînement à moteur BLDC. À cette fin, un schéma de commande ZSI est proposé, qui utilise une technique de modulation de largeur d'impulsion aléatoire (RPWM) intelligente pour piloter un moteur BLDC sans capteur. Le système proposé utilise la détection de la force électromotrice de retour (BEMF) pour l’estimation de la position, et le variateur ZSI peut fournir une gamme plus étendue de tensions de suralimentation. Cet article propose pour la commande de moteur ZSI-BLDC une technique de modulation de largeur d'impulsion amplifiée simple et aléatoire double aléatoire (DTRSBPWM), qui permet d'atteindre le caractère aléatoire de deux manières avec quatre porteuses initiales.
Deux des porteuses sont des ondes triangulaires normales et inversées à fréquence fixe, et les troisième et quatrième porteuses sont des ondes triangulaires converties en fréquence obtenues par le générateur de fréquence chaotique et son inverseur. La méthode de distribution d'énergie harmonique DTRSBPWM est supérieure à la méthode simple boost PWM (SBPWM). Des études de simulation du système d'entraînement ont été réalisées sur le logiciel MATLAB et ont été validées à l'aide du dispositif SPARTAN-6 FPGA (Field Programmable Gate Array) (XC6SLX45). Cet article porte sur la distorsion harmonique totale (THD) de la tension de ligne de sortie, l'utilisation du bus à courant continu et le facteur de dilatation harmonique (HSF).
Comment fonctionne ZSI
L'onduleur de source Z est un convertisseur CC-CA capable d'exécuter des fonctions d'abaissement et d'amplification en une seule étape. ZSI surmonte les barrières et limitations conceptuelles et théoriques des systèmes traditionnels et peut également augmenter la tension d'entrée continue sans l'aide d'un convertisseur élévateur continu-continu ou d'un transformateur élévateur. Le principe de fonctionnement de ZSI peut être divisé en quatre modes. Le premier mode est le mode d’état actif traditionnel, dans lequel le pont inverseur sert de source de courant pour la liaison CC. Le second mode est le mode d'état passant, dans lequel le pont d'inverseur fonctionne dans l'un des deux vecteurs zéro conventionnels, passant par les dispositifs supérieur et inférieur de l'inverseur. Le troisième mode est le mode non traversant, où le courant d'inductance aide à réduire les harmoniques du courant de ligne. Le quatrième mode est l'état zéro traditionnel, c'est-à-dire que le pont inverseur fonctionne dans l'un des états zéro.
Simple boost PWM
La méthode de commutation la plus courante utilisée par ZSI est la méthode simple boost PWM. C'est un moyen facile, juste deux lignes droites pour contrôler l'état de passage. Lorsque la forme d'onde triangulaire est supérieure à l'enveloppe supérieure VP ou inférieure à l'enveloppe inférieure VN, le circuit fonctionne dans un état traversant. Dans d'autres cas, cela fonctionne comme un transporteur traditionnel PWM. Lors d'une simple stimulation PWM, la tension générée par l'ensemble du dispositif est élevée.
Contrôle sans capteur du moteur BLDC alimenté par ZSI
La commande sans capteur de ZSI est illustrée à la figure 1. Le moteur BLDC est contrôlé sans capteur en estimant le moment de passage à zéro de la FCEM arrière (à partir de la tension aux bornes) et l'instant de commutation correct, puis en l'alimentant vers le circuit ZSI. La commande de vitesse du moteur est détectée par un contrôleur proportionnel intégré (PIC) et comparée à la vitesse de référence de l'action de commande.
