Falando sobre o princípio de dirigir o motor DC com o inversor de fonte Z
O Z-Source Inverter (ZSI) é um conversor DC-AC que executa funções de reforço e reforço em um único estágio. Uma vantagem exclusiva do ZSI é seu estado through, no qual os dois switches da mesma ponte podem ser ativados no mesmo instante. Não é necessário tempo morto, a distorção de saída é bastante reduzida e uma saída maior pode ser fornecida sem o uso de um filtro LC. O ZSI supera as limitações conceituais e teóricas dos sistemas tradicionais e pode aumentar a tensão de entrada CC sem o uso de conversores boost DC / DC ou transformadores elevadores. Neste artigo, um driver ZSI com tecnologia de modulação de largura de pulso aleatória inteligente (RPWM) é proposto para o motor BLDC sensorless, que visa melhorar o desempenho do sistema de acionamento de motor BLDC.
O ZSI supera as barreiras e limitações conceituais e teóricas dos sistemas tradicionais e também pode aumentar a tensão de entrada CC sem a ajuda de um conversor boost DC-DC ou de um transformador elevador.
Os motores DC (BLDC) sem escova de ímã permanente são usados em uma variedade de aplicações devido à sua maior eficiência, maior relação potência-peso e menores custos de manutenção. O motor BLDC de força eletromotriz trapezoidal (EMF) requer informações de posição do rotor para solicitar o acionamento da unidade. Esta informação posicional é tipicamente gerada por três sensores de efeito Hall colocados na extremidade não acionada do motor. No entanto, esses sensores sensíveis à temperatura não apenas aumentam o custo do motor, mas também exigem ajustes mecânicos especiais para montagem.
Este documento tem como objetivo explorar como melhorar o desempenho dos sistemas de acionamento de motor BLDC. Para este fim, é proposto um esquema de acionamento ZSI, que usa uma técnica inteligente de modulação de largura de pulso aleatório (RPWM) para acionar um motor BLDC sensorless. O sistema proposto usa sensor de força eletromotriz de retorno (BEMF) para estimativa de posição, e o inversor ZSI pode fornecer uma faixa mais ampla de tensões de impulso. Para o acionamento de motor ZSI-BLDC, este trabalho propõe uma técnica de modulação de largura de pulso de impulso duplo aleatório simples (DTRSBPWM), que pode alcançar aleatoriedade de duas maneiras com quatro portadores iniciais.
Dois dos portadores são ondas triangulares de frequência fixa normal e invertida, e o terceiro e quarto portadores são ondas triangulares convertidas em frequência obtidas pelo gerador de frequência caótico e seu inversor. O método de distribuição de potência harmônica DTRSBPWM supera o método PWM simples (SBPWM). Os estudos de simulação do sistema de acionamento foram realizados no software MATLAB e validados com o dispositivo SPARTAN-6 Field Programmable Gate Array (FPGA) (XC6SLX45). Este artigo enfocará a distorção harmônica total (THD) da tensão da linha de saída, a utilização do barramento CC e o fator de expansão harmônico (HSF).
Como funciona o ZSI
O inversor de fonte Z é um conversor DC-AC que pode executar funções de reforço e reforço como um único estágio. O ZSI supera as barreiras e limitações conceituais e teóricas dos sistemas tradicionais e também pode aumentar a tensão de entrada CC sem a ajuda de um conversor boost DC-DC ou de um transformador elevador. O princípio de funcionamento do ZSI pode ser dividido em quatro modos. O primeiro modo é o modo de estado ativo tradicional, onde a ponte do inversor atua como uma fonte de corrente para o link CC. O segundo modo é o modo de estado direto, no qual a ponte do inversor opera em um dos dois vetores zero convencionais, passando pelos dispositivos superior e inferior do inversor. O terceiro modo é o modo sem passagem, onde a corrente do indutor auxilia na redução dos harmônicos da corrente de linha. O quarto modo é o estado zero tradicional, isto é, a ponte do inversor opera em um dos estados zero.
Impulso simples PWM
O método de comutação mais comum usado pelo ZSI é o simples boost PWM. Esta é uma maneira fácil, apenas duas linhas retas para controlar o estado direto. Quando a forma de onda triangular é maior que o envelope superior do envelope ou menor que o envelope inferior VN, o circuito opera em um estado direto. Em outros casos, funciona como um transportador tradicional PWM. Durante um simples impulso PWM, a tensão gerada por todo o dispositivo é alta.
Controle sem sensor do motor BLDC alimentado por ZSI
O controle sem sensor da ZSI é mostrado na Figura 1. O motor BLDC é controlado sem sensor estimando o momento de passagem do zero da EMF traseira (da tensão do terminal) e o instante de comutação correto e alimentando-o ao circuito ZSI. O controle de velocidade do motor é detectado por um controlador integral proporcional (PIC) e comparado com a velocidade de referência da ação de controle.
