無刷直流電機的梯形控製
發布時間:2022-11-22 來源:安森美 責任編輯:wenwei
【導讀】梯形控製是無刷直流(以下簡稱“BLDC”)電機最簡單的控製方法之一,它施加方波電流,使電機相位與BLDC電機的梯形反電動勢波形對齊,以獲得最佳轉矩。BLDC 的梯形控製適用於白家電、製冷壓縮機、暖通空調(HVAC) 鼓風機、冷凝器、工業驅動、泵和機器人等多種應用電機控製係統設計。
構成驅動電機的三相逆變器的MOSFET具有六種開/關狀態組合,從而在轉子磁場的旋轉平麵內產生六種可能的定子磁場方向。因此,該方法也稱為六步法或120°kuaihuanxiang。genjudianjidesuoxuxuanzhuanfangxiang,liuzhongkenengdenibianqizhuangtaibixuzunxuntedingdeshunxu,yibiandingzihezhuanzicichangfangxiangbuzhichanshengzuidazhuanju。zhuanziweizhifankuitongchangtongguoanzhuangzaidianjishangdehuoerchuanganqi(有傳感器)或通過在旋轉時(無傳感器)感測電機相位的反電動勢來實現,從而確定適當的換向時序。
圖1:霍爾傳感器換向時序圖
有(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)式(shi)梯(ti)形(xing)控(kong)製(zhi)不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)即(ji)可(ke)運(yun)行(xing)。它(ta)使(shi)用(yong)來(lai)自(zi)霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)位(wei)置(zhi)反(fan)饋(kui)來(lai)確(que)定(ding)為(wei)電(dian)機(ji)各(ge)相(xiang)位(wei)通(tong)電(dian)的(de)正(zheng)確(que)順(shun)序(xu)。安(an)裝(zhuang)在(zai)電(dian)機(ji)上(shang)的(de)霍(huo)爾(er)傳(chuan)感(gan)器(qi)通(tong)過(guo)轉(zhuan)子(zi)永(yong)磁(ci)體(ti)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)產(chan)生(sheng)的(de)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)來(lai)感(gan)測(ce)轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)。即(ji)使(shi)在(zai)啟(qi)動(dong)時(shi),也(ye)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)的(de)換(huan)向(xiang),因(yin)為(wei)即(ji)使(shi)在(zai)零(ling)速(su)下(xia),轉(zhuan)子(zi)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)也(ye)存(cun)在(zai)。
圖2:有傳感器式電機梯形控製係統框圖
無wu傳chuan感gan器qi的de梯ti形xing控kong製zhi使shi用yong電dian機ji旋xuan轉zhuan產chan生sheng的de反fan電dian動dong勢shi來lai確que定ding適shi當dang的de電dian機ji換huan向xiang順shun序xu。對dui於yu梯ti形xing控kong製zhi,一yi次ci隻zhi能neng通tong電dian兩liang個ge電dian機ji相xiang位wei。由you於yu非fei通tong電dian相xiang位wei中zhong沒mei有you電dian流liu流liu動dong,因yin此ci此ci時shi可ke以yi直zhi接jie感gan測ce反fan電dian動dong勢shi。在zai非fei通tong電dian階jie段duan,反fan電dian動dong勢shi呈cheng線xian性xing增zeng加jia或huo減jian少shao。大da多duo數shu用yong於yu梯ti形xing控kong製zhi的de反fan電dian動dong勢shi位wei置zhi反fan饋kui技ji術shu都dou依yi賴lai於yu涉she及ji反fan電dian動dong勢shi過guo零ling檢jian測ce(ZCD)的方法。監測反電動勢,以確定它何時越過參考點-電機中性電壓或直流總線電壓的一半。
圖3:無傳感器的電機梯形控製係統框圖
suiranyouchuanganqidetixingkongzhigengrongyishishi,danyouyuzaidianjizhonganzhuanglehuoerchuanganqi,xuyaozengjiachengben,haixuyaocongdianjijinxinggengduobuxian,zhezaimouxiehuanjingzhongbutaikexing。wuchuanganqikongzhigengweifuza,bixuzhenduitedingfuzaihuogongzuotiaojianjinxingtiaozheng,qiezaizhongzaixiakenengnanyiqidong。buguo,wuchuanganqikongzhifeichangshiheyizhifuzaiquxianhuofuzaisuisuduzengjiadeyingyongrufengshan。
其他設計注意事項
在為您的應用考慮 BLDC 電機控製設計時,您還需要考慮一些關鍵設計因素,包括:
● 過流保護(以下簡稱“OCP”)—硬件、軟件或兩者都可實現 OCP,以限製電流和緩解硬故障。
● 過壓保護(OVP)—硬件、軟件或兩者均可保護電機免受破壞性電壓的影響。
● 過溫保護(OTP)—監測逆變器中的 MOSFET 工作溫度非常重要,尤其是在溫度範圍較寬的環境中。
● MOSFET 選擇—安森美(onsemi)全麵的高能效屏蔽柵溝槽型 MOSFET 產品組合可根據您的特定設計要求進行定製,以實現電機控製係統的卓越性能。
高度集成的電機控製方案可實現節能。梯形 BLDC 控製的優點包括控製算法簡單、效xiao率lv高gao,電dian機ji簡jian單dan,可ke實shi現xian長chang的de使shi用yong壽shou命ming和he更geng低di的de運yun營ying成cheng本ben。梯ti形xing控kong製zhi與yu基ji本ben保bao護hu和he設she計ji技ji術shu相xiang結jie合he,提ti高gao電dian機ji的de控kong製zhi和he精jing度du,是shi驅qu動dong電dian動dong工gong具ju和he機ji器qi人ren電dian機ji的de最zui高gao效xiao方fang法fa之zhi一yi。
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