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Come controllare il motore brushless?

settembre 22, 2022

In aumento le richieste dei consumatori di potenza, affidabilità, funzionalità e prestazioni stanno guidando una rapida crescita dei dispositivi elettronici, compresi i tosaerba, frigoriferi, aspirapolvere, automobili e altro ancora. Produttori desidera la consegna su vasta scala. Il controllo motorio gioca un ruolo importante nella consegna su queste promesse, e la comprensione dei fondamenti è il primo passo verso quell'obiettivo.


diversi tipi di motori

Là sono oggi disponibili diverse topologie di controllo motore: spazzolato, brushless DC (BLDC), stepper e induttivo. BLDC e magnete permanente motore sincrono (PMSM) sono i due tipi più strettamente correlati di motori brushless.

Senza spazzole i motori eliminano la necessità di spazzole per motori e sono utilizzati in molti applicazioni oggi. Queste topologie BLDC utilizzano la logica di commutazione per spostarsi il rotore, aumentando l'efficienza e l'affidabilità del motore. Andiamo entra nei dettagli.


Ulteriori informazioni sui motori di tipo BLDC e PMSM

BLDC e i motori PMSM funzionano secondo lo stesso principio dei motori sincroni. Il il rotore continua a seguire lo statore ad ogni commutazione, quindi il motore può continuare a correre. Tuttavia, gli avvolgimenti dello statore dei due motori a corrente continua hanno geometrie diverse, che possono comportare schienali diversi risposte di forza elettromotrice (BEMF). BLDC BEFM è trapezoidale. Il BEMF di un motore PMSM è sinusoidale, quindi gli avvolgimenti della bobina sono avvolti sinusoidale. Per massimizzare le prestazioni, questi elettrodi sono in genere commutato in modo sinusoidale.


BLDC e i motori PMSM (Figura 1) generano forza elettromotrice attraverso il loro avvolgimenti durante il funzionamento. In qualsiasi macchina elettrica, a causa del moto, il L'EMF risultante è chiamata forza elettromotrice (BEMF) perché il la forza elettromotrice indotta nella macchina elettrica è opposta alla forza elettromotrice del generatore.


Figura 1: I motori BLDC e PMSM utilizzano in genere la commutazione dell'onda sinusoidale.


Descrizione del controllo orientato al campo

Per ottenere una forma d'onda sinusoidale per controllare un motore PMSM, un Field Oriented È richiesto l'algoritmo di controllo (FOC). Il FOC è spesso usato per massimizzare il efficienza dei motori trifase PMSM. Rispetto alla scala di BLDC controller, il controller sinusoidale di PMSM è più complesso e più caro. Tuttavia, l'aumento del costo porta anche alcuni vantaggi, come ad esempio come riduzione del rumore e delle armoniche nella forma d'onda della corrente. Il principale il vantaggio di BLDC è un controllo più facile. Alla fine, è meglio scegliere a motore in base alle esigenze applicative.


Motori BLDC e PMSM con e senza sensori

BLDC e i motori PMSM sono disponibili con o senza sensori. Motori con sensori (Figura 2) sono adatti per applicazioni che necessitano di avviare il motore sotto carico. Questi motori utilizzano sensori Hall, che sono integrati lo statore dell'elettrodo. In sostanza, un sensore è un interruttore il cui digitale uscita è equivalente alla polarità rilevata del campo magnetico. UN è richiesto un sensore Hall separato per ciascuna fase del motore. I motori trifase richiedono tre sensori Hall. Motori senza sensori richiedono un algoritmo per funzionare utilizzando il motore come sensore. Si affidano sulle informazioni BEMF. Campionando il BEMF, la posizione del rotore può essere dedotto, eliminando la necessità di sensori basati su hardware. Indipendentemente dalla topologia del motore, il controllo di questi motori richiede conoscenza della posizione del rotore in modo che il motore possa commutare effettivamente.


Figura 2: diagramma schematico dei motori BLDC e PMSM.



Algoritmi del software di controllo del motore

In data odierna, algoritmi software come programmi per computer (un insieme di istruzioni progettati per svolgere un compito specifico) stanno iniziando ad essere utilizzati per il controllo Motori BLDC e PMSM. Questi algoritmi software migliorano il motore efficienza e ridurre i costi operativi monitorando il funzionamento del motore. Alcune delle funzioni principali dell'algoritmo includono il motore inizializzazione, rilevamento della posizione del sensore Hall e segnale di commutazione verifica per aumentare o diminuire il riferimento di corrente.



Come il controller elabora le informazioni del sensore del motore

UN il motore BLDC trifase ha 6 stati. Come mostrato in Figura 3, il il codice a tre cifre può rappresentare un numero di codice operativo compreso tra 1 e 6. Il il sensore viene utilizzato per fornire un'uscita dati a tre bit tramite 6 degli 8 codici operativi (da 1 a 6). Questa informazione è utile perché il controller può determinare quando è stato emesso un codice operativo illegale e agire in base sugli opcode legali (da 1 a 6). L'algoritmo prende il sensore Hall opcode e lo decodifica. Quando il valore del codice operativo del sensore Hall cambia, il il controller cambia lo schema di erogazione della potenza per ottenere la commutazione. Il il microcontrollore utilizza l'opcode per estrarre l'erogazione di potenza informazioni dalla tabella di ricerca. Dopo aver alimentato il trifase inverter con il comando del nuovo settore, il campo magnetico si sposta sul nuova posizione, spingendo il rotore nella direzione di movimento. Questo il processo viene ripetuto continuamente mentre il motore è in funzione.


Figura 3: I codici a tre cifre possono essere utilizzati per rappresentare i numeri di codice operativo compresi tra 1 e 6.



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