第四章 電流控制器設計
4.3 控制架構模擬
4.3.2 模擬狀況及模擬架構
在接下來的模擬主要分做兩種狀況，兩組馬達之間轉速命令的差異對上控制架構的 影響、馬達線圈估測的誤差對上控制架構的影響。
轉速命令的部分，藉由兩組馬達在穩態狀況下轉速的差異，造成合成的開關命令在 比例中交雜程度的不同，藉此比較控制架構對此的影響。在之後的模擬會固定一組轉 速，改變另一組的轉速命令來觀測，轉速的命令分別是 2000rpm、1500rpm 以及 2000rpm、
900rpm 這兩種狀況。
而線圈誤差的部分，由於模擬的線圈為理想，在任何狀況下線圈上的電阻值以及電 感值皆為定值，因此在接下來的模擬當中會直接改變線圈上電阻以及電感的值，並且觀 測其穩態狀況下追隨的表現。與其作比較的線圈值分別是ΔL=0,Δr=0以及
) ( 5 . 0 ), (
2 .
0 L1 L2 r r1 r2
L= + Δ = +
Δ 這兩種狀況。
在這裡不會做同時改變線圈以及轉速比例的模擬，主要是因為變因較多，無法單純 比較各控制架構的在不同狀況下追隨結果。圖 4.2 的方塊圖在模擬程式中轉化成的架構 圖在下面會逐步介紹，圖 4.9 部分為單組馬達線圈標示為 a 相的電路架構，還有一組 PI 控制器。參照圖 3.4 定義的參考點可以看出五相線圈在另一側會以星形接法連接形成中 性點 n，在這裡將線圈的末端拉至 n 點，並以電流感測器得到線圈電流資訊送回控制器 運算。
n
圖 4.9 模擬線圈架構圖
而所提及的額外兩組前饋控制器礙於篇幅的關係，將這部份放到下一頁表示如圖 4.10，控制器依照不同的輸入處理後，在經過各別的限制器後將結果送入比較器，比較
器的模擬圖如圖 4.11 所示。
圖 4.10 模擬控制器架構圖
圖 4.11 為程式比較器的架構圖，利用一組固定頻率的三角波與五個開關命令比較，
三角波的頻率比照實作的規格，頻率為 10kHz。
圖 4.11 模擬比較器架構圖
整體的架構如同圖 4.12 所示，除了感應電動勢趨快的架構圖略去之外，在這裡將反 流器的五相線圈模型都顯示出來。
圖 4.12 模擬架構全圖
在式(2.9)中，因開關組態而產生的擾動源方程式如下所示，主要是由反流器各臂的 開關控制訊號所產生，最大可與直流鏈值相比，對於系統而言是很大的干擾源。
) 5(
1
eo do co bo ao
no v v v v v
v = + + + +
除此之外藉由模擬的條件中轉速的命令來判斷，另一組干擾源感應電動勢的峰值在 2000rpm、1500rpm 的組合下會出現 120v、90v 峰對峰值的兩組弦波成份，相對於整體 的系統而言，也是極大的干擾源。在 4.2.1 節中，對於圖 4.3 的構想前提幾乎不存在，亦
及擾動源的影響極小以及線圈的變化可以忽略這兩個條件，因此在穩定狀況下的電流命 令控制模式中，模擬 PI、加上電流前饋控制器這兩種架構的結果會差不多，補償的效果 有限。
有鑑於此，在之後的模擬僅會考慮單純 PI 的架構對上所提的控制迴路，並在各種 不同的狀況中比較兩者之間的差異。在電流控制器的架構中，除了 PI 的架構之外還有 兩組前饋控制器，這部份的數值處理放在圖 4.9 的右側，PI 控制器在圖 4.9 的左側與馬 達以及反流器等區塊放在一起。由於是使用模擬軟體，因此馬達的線圈為理想，線圈上 電阻以及電感在模擬馬達運作時不會有變化，此外在運作時的雜訊也不會產生，因此經 由模擬跑出來的波形與實作會有一定程度的差異，模擬的部份會在下一節中討論。
而加入電流前饋控制的架構，在實作的速度控制迴路中會有較大的影響，然而這部 分涉及電流命令的改變，在模擬中較難描述，因此這部份的影響會以實作的波形個別表 示以及比較，在這裡不討論速度控制迴路的架構。