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¿Cómo controlar el motor sin escobillas?

Septiembre 22, 2022

Creciente demandas de los consumidores de potencia, fiabilidad, funcionalidad y rendimiento están impulsando un rápido crecimiento en los dispositivos electrónicos, incluidos los cortacéspedes, refrigeradores, aspiradoras, automóviles y más. Fabricantes quiere una entrega a gran escala. El control motor juega un papel importante en la entrega en estas promesas, y entender los fundamentos es el primer paso hacia ese objetivo.


diferentes tipos de motores

Ahí Hay varias topologías de control de motores disponibles en la actualidad: con escobillas, DC sin escobillas (BLDC), paso a paso e inductivo. BLDC e imán permanente motor síncrono (PMSM) son los dos tipos más estrechamente relacionados de motores sin escobillas

sin escobillas Los motores eliminan la necesidad de escobillas de motor y se utilizan en muchos aplicaciones hoy. Estas topologías BLDC usan lógica de conmutación para mover el rotor, aumentando la eficiencia y la fiabilidad del motor. Vamos entrar en detalles.


Conozca los motores tipo BLDC y PMSM

BLDC y los motores PMSM funcionan según el mismo principio que los motores síncronos. los El rotor continúa siguiendo al estator con cada conmutación, por lo que el motor puede seguir funcionando. Sin embargo, los devanados del estator de los dos motores de CC tienen diferentes geometrías, lo que puede resultar en diferentes espaldas respuestas de fuerza electromotriz (BEMF). BLDC BEFM es trapezoidal. El BEMF de un motor PMSM es sinusoidal, por lo que los devanados de la bobina están enrollados sinusoidalmente. Para maximizar el rendimiento, estos electrodos suelen estar conmutada sinusoidalmente.


BLDC y los motores PMSM (Figura 1) generan fuerza electromotriz a través de su bobinados durante el funcionamiento. En cualquier máquina eléctrica, debido al movimiento, la La FEM resultante se denomina fuerza contraelectromotriz (BEMF) porque la La fuerza electromotriz inducida en la máquina eléctrica es opuesta a la Fuerza electromotriz del generador.


Figura 1: Los motores BLDC y PMSM suelen utilizar conmutación de onda sinusoidal.


Descripción del control orientado al campo

A lograr una forma de onda sinusoidal para controlar un motor PMSM, un campo orientado Se requiere un algoritmo de control (FOC). FOC se utiliza a menudo para maximizar la eficiencia de motores trifásicos PMSM. En comparación con la escalera de BLDC controlador, el controlador sinusoidal de PMSM es más complejo y más caro. Sin embargo, el aumento del costo también trae algunas ventajas, como como reducir el ruido y los armónicos en la forma de onda actual. El principal La ventaja de BLDC es un control más fácil. Al final, lo mejor es elegir un motor basado en las necesidades de la aplicación.


Motores BLDC y PMSM con y sin sensor

BLDC y los motores PMSM están disponibles con o sin sensores. Motores con Los sensores (Figura 2) son adecuados para aplicaciones que necesitan iniciar el motor bajo carga. Estos motores utilizan sensores Hall, que están integrados en el estator del electrodo. Esencialmente, un sensor es un interruptor cuyo digital la salida es equivalente a la polaridad detectada del campo magnético. A Se requiere un sensor Hall separado para cada fase del motor. Los motores trifásicos requieren tres sensores Hall. Motores sin sensores requieren un algoritmo para operar usando el motor como sensor. ellos confían sobre la información del BEMF. Al muestrear el BEMF, la posición del rotor puede ser inferido, eliminando la necesidad de sensores basados ​​en hardware. Independientemente de la topología del motor, el control de estos motores requiere conocimiento de la posición del rotor para que el motor pueda conmutar efectivamente.


Figura 2: Diagrama esquemático de motores BLDC y PMSM.



Algoritmos de software de control de motores

Este Dia, algoritmos de software tales como programas de computadora (un conjunto de instrucciones diseñado para realizar una tarea específica) están empezando a ser utilizados para controlar Motores BLDC y PMSM. Estos algoritmos de software mejoran el motor eficiencia y reducir los costos operativos al monitorear la operación del motor. Algunas de las funciones principales en el algoritmo incluyen motor inicialización, detección de posición del sensor Hall y señal de interruptor Comprobación de subida o bajada de la referencia actual.



Cómo procesa el controlador la información del sensor del motor

A El motor trifásico BLDC tiene 6 estados. Como se muestra en la Figura 3, el código de tres dígitos puede representar un número de código de operación entre 1 y 6. El El sensor se utiliza para proporcionar una salida de datos de tres bits a través de 6 de los 8 códigos de operación. (1 a 6). Esta información es útil porque el controlador puede determinar cuándo se ha emitido un código de operación ilegal y tomar medidas basadas en los códigos de operación legales (del 1 al 6). El algoritmo toma el sensor Hall opcode y lo decodifica. Cuando el valor del código de operación del sensor Hall cambia, el el controlador cambia el esquema de suministro de energía para lograr la conmutación. los el microcontrolador usa el código de operación para extraer la entrega de energía información de la tabla de búsqueda. Después de alimentar el trifásico inversor con el nuevo comando de sector, el campo magnético cambia a la nueva posición, empujando el rotor en la dirección del movimiento. Este El proceso se repite continuamente mientras el motor está funcionando.


Figura 3: Se pueden usar códigos de tres dígitos para representar números de código de operación entre 1 y 6.



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