محلل مستشعرات القيادة الكهربائية للطاقة الجديدة: التعلم الذاتي وتحليل وضع الفشل

**1. نظرة عامة على محلل في أنظمة محرك الطاقة الكهربائية الجديدة 

المحلل هو جهاز استشعار شائع في أنظمة الدفع الكهربائي بالطاقة الجديدة، حيث يقوم في المقام الأول بتحويل الموقع الزاوي للدوران المحوري والسرعة الزاوية إلى إشارات كهربائية. يتضمن هيكلها بشكل أساسي الجزء الثابت والعضو الدوار، والنوع الأكثر استخدامًا هو محلل التردد المتغير.

**2. مبدأ عمل المحلل**

يكمن الهيكل الأساسي للمحلل في تصميمه المتعرج، الذي يتكون بشكل أساسي من ملفات الإثارة R1 وR2 ومجموعتين من ملفات التغذية المرتدة المتعامدة S1 وS3 وS2 وS4، جميعها مرتبة بدقة على الجزء الثابت. في ظروف التشغيل العادية، يتم تطبيق إشارات الإثارة عالية التردد على R1 وR2، مما يولد تيارًا جيبيًا. الإشارات المستحثة في اللفات المرتدة لها علاقة وظيفية واضحة مع سرعة دوران المحرك. لذلك، من خلال التحليل الشامل لإشارات التغذية الراجعة هذه، يمكننا تحديد حالة دوران المحرك بدقة.

**3. تحديد الموضع الصفري لمحلل المحرك الكهربائي**

يعد تحديد موضع الصفر للمحرك أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر على دقة التحكم في المحرك. في المراحل الأولى من تطوير محرك كهربائي يعمل بالطاقة الجديدة، كانت وظائف البرنامج محدودة، وعادةً ما يتم إجراء معايرة الموضع الصفري باستخدام أداة ضبط صفرية محددة، تليها تعديلات البرنامج. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها عيب كبير: فهي لا تستطيع تصحيح زاوية موضع الصفر أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى تدهور دقة التحكم بمرور الوقت.

ولمعالجة هذه المشكلة، ظهرت تقنية التعلم الذاتي بزاوية الموضع صفر لأجهزة الحل. تدمج هذه التقنية خوارزمية التعلم الذاتي في وحدة التحكم في المحرك، مما يسمح لوحدة التحكم باكتشاف وتصحيح انحراف الموضع الصفري بين المحلل والمحرك تلقائيًا. أثناء عملية التعلم الذاتي، تحصل وحدة التحكم أولاً على قيمة الانحراف الفعلي من خلال إجراءات اختبار محددة (على سبيل المثال، الاختبارات الثابتة أو الديناميكية). بمجرد الحصول على قيمة الانحراف، تقوم وحدة التحكم بتخزين هذه المعلومات وتعويضها تلقائيًا أثناء عمليات التحكم اللاحقة في المحرك. يتيح ذلك لوحدة التحكم التحكم بشكل أكثر دقة في الحالة التشغيلية للمحرك استنادًا إلى إشارات محلل المعايرة، وبالتالي تحسين دقة التحكم والأداء.

تعتمد خوارزمية التعلم الذاتي الشائعة على تعلم القوة الدافعة الكهربائية الخلفية (EMF)، مع منظم PI بزاوية موضعية صفر باعتباره جوهرًا. يوضح الرسم البياني أدناه عملية التعلم الذاتي للموضع الصفري في النظام الهجين. فهو يضبط التحكم الحالي عن طريق ضبط iq على 0 وتعيين قيمة لـ id، ثم يحسب Vd (جهد المحور d) ويستخدمه كمدخل مرجعي لزاوية موضع الصفر. يعمل خرج Vd من الحلقة الحالية لوحدة التحكم كتغذية راجعة، ويقوم منظم زاوية الموضع الصفري بإخراج زاوية الموضع الصفري المتقاربة.

**4. أوضاع الفشل الشائعة للمحلولات**

- **التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)**

في أنظمة القيادة الكهربائية بالطاقة الجديدة، يمكن للمحرك ووحدة التحكم والمكونات الكهربائية الأخرى توليد تداخل كهرومغناطيسي. إذا كانت قدرة وحدة الحل على مقاومة التداخل ضعيفة، فقد تؤثر إشارات التداخل هذه على تشغيلها الطبيعي، مما يؤدي إلى تشويه الإشارة أو فقدانها. في السابق، تم استخدام التدريع حول وحدات الحل لمنع EMI. ومع ذلك، فقد تم إيقاف هذه الممارسة إلى حد كبير لأن وحدة الحل تعمل بتردد أعلى من التردد الكهرومغناطيسي للمحرك، وطالما أنها ليست قريبة جدًا من خطوط الجهد العالي، فإن التداخل الكهرومغناطيسي لا يمثل مشكلة بشكل عام.

- **عدم التماثل في ملفات الجيب وجيب التمام**

يمكن أن يؤدي عدم المحاذاة في تجميع الجزء الثابت والعضو الدوار إلى توزيع غير متساوٍ لفجوة المجال المغناطيسي. يمكن أن يؤدي هذا التوزيع غير المتكافئ إلى عدم التماثل في ملفات الجيب وجيب التمام، مما يؤدي إلى سعة غير متساوية لإشارات الجيب وجيب التمام.

- **عدم تطابق المعاوقة مما يؤدي إلى عدم استقرار النظام**

المعاوقة هي عامل حاسم يؤثر على نقل الإشارة. إذا كانت مقاومة جهاز التحليل لا تتطابق مع الأجزاء الأخرى من نظام التحكم، فقد يتسبب ذلك في انعكاس الإشارة أو التوهين أو التشويه، مما يؤثر على استقرار وأداء النظام بأكمله.

**خاتمة**

باعتباره جهاز استشعار بالغ الأهمية في أنظمة القيادة الكهربائية بالطاقة الجديدة، يعد جهاز الحل ضروريًا للتحكم الدقيق في المحرك. يجب علينا أيضًا الانتباه إلى أوضاع الفشل المحتملة في التطبيقات العملية واتخاذ التدابير المناسبة للوقاية والتعامل معها. عندها فقط يمكننا ضمان التشغيل المستقر والكفاءة العالية لأنظمة الدفع الكهربائية بالطاقة الجديدة.