Il existe une abondante documentation sur la mise en œuvre de la commande de moteur sans balais, mais voici un aperçu.
Pour comprendre les différences entre les formes d'onde de commutation, il est important de comprendre le fonctionnement des moteurs sans balais.
Un moteur triphasé (bipolaire) aura trois bobines autour d'un seul aimant au centre. Le but est d'alimenter les bobines en séquence afin que l'arbre du moteur (et son aimant) tourne.
Il y a deux champs magnétiques qui sont importants ici, le champ du rotor (aimant rotatif) et le champ du stator (bobines statiques):
Nous appelons la direction du champ magnétique son "vecteur de flux" car il sonne super cool. La chose la plus importante à apprendre de cette image est que vous voulez que les deux champs magnétiques soient perpendiculaires l'un à l'autre. Cela maximise l'efficacité et le couple.
Le schéma de commutation le plus stupide est trapézoïdal. En utilisant soit des capteurs à effet Hall, soit des CEM arrière du moteur, il est possible de déterminer si le moteur se trouve dans un nombre discret de positions et d'effectuer un contrôle marche / arrêt sur une ou deux bobines pour diriger le champ magnétique autour du moteur:
Étant donné qu'il peut n'y avoir que six orientations distinctes pour le champ du stator, le vecteur de flux du moteur peut être compris entre 60 et 120 degrés (au lieu des 90 souhaités) et vous obtenez donc une ondulation de couple et une faible efficacité.
Une solution évidente ici est de passer à la commutation sinusoïdale et de simplement lisser la forme d'onde:
Si vous connaissez l'orientation exacte du rotor, vous pouvez simplement faire quelques trig pour calculer le rapport cyclique PWM exact à appliquer à chaque bobine afin de maintenir le vecteur de flux à 90 degrés et bam vous avez un beau vecteur de flux à 90 degrés. (L'orientation du rotor peut être déterminée via un codeur, une interpolation ou une estimation plus avancée telle qu'un filtre de Kalman).
En ce moment, vous vous demandez peut-être comment vous pouvez faire mieux que la commutation sinusoïdale. Le principal défaut de la commutation sinusoïdale est que les sorties sont envoyées directement à PWM. En raison de l'inductance de la bobine, le courant (et donc le vecteur de flux) sera en retard sur les valeurs commandées et lorsque le moteur approche de sa vitesse de pointe, le vecteur de flux sera à 80 ou 70 degrés au lieu de 90.
C'est pourquoi la commutation sinusoïdale a de mauvaises performances à haute vitesse.
Cela nous amène enfin au contrôle vectoriel de flux, qui est un nom donné aux algorithmes de contrôle (souvent propriétaires) qui tentent de garantir que le flux magnétique reste à 90 degrés, même à des vitesses élevées. La façon la plus simple de le faire serait de diriger le champ, par exemple, de 90 à 120 degrés selon la vitesse à laquelle vous allez, sachant que le flux magnétique réel sera en retard.
Des solutions plus robustes impliquent PID / feedforward pour contrôler avec précision le courant traversant chaque phase. Chaque fabricant de servomoteurs a son propre algorithme en interne, donc je suis sûr qu'il y a des trucs assez compliqués à la pointe.
Pour le dire plus simplement, le contrôle vectoriel de flux est un contrôle sinusoïdal du courant allant à chaque phase (au lieu du simple rapport cyclique PWM).
La ligne entre le vecteur sinusoïdal / flux est assez vague car certaines entreprises effectuent un contrôle avancé sur leurs entraînements "sinusoïdaux" (ce qui en fait essentiellement un vecteur flux). De plus, comme vous pouvez techniquement appeler presque tout ce qui concerne le contrôle vectoriel de flux, la qualité des implémentations peut varier.
