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無傳感器直流無刷電機(jī)控制操作方法教程

來源:深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時(shí)間:2020-03-13 16:34


就像手機(jī)已成為我們?nèi)粘I钪胁豢苫蛉钡囊徊糠忠粯樱瑹o論我們走到哪里,電動機(jī)都會陪伴我們。日常能接觸到的洗衣機(jī)、榨汁機(jī)、風(fēng)扇、電熱水器等電器都有無刷電動機(jī)的存在。電動車每天消耗的能量占很大的比例,因此當(dāng)電機(jī)的效率越高時(shí),就能節(jié)省更多的能量。由于它們存在于許多產(chǎn)品中并執(zhí)行許多不同的功能,因此能夠精確地控制無刷電機(jī)是非常重要的任務(wù)。
無刷直流電機(jī)
鑫海文為任何類型的電動機(jī)系統(tǒng)提供電動機(jī)控制解決方案。特別是鑫海文公司生產(chǎn)的無刷電機(jī)驅(qū)動方案使電機(jī)可以進(jìn)行數(shù)字控制,從而為電機(jī)控制系統(tǒng)帶來精確的控制和效率。鑫海你公司產(chǎn)品具有創(chuàng)新的功能和優(yōu)惠的價(jià)格,可滿足無傳感器無刷直流系統(tǒng)的需求。最受歡迎的電機(jī)類型之一是無刷直流電機(jī)(BLDC)。無刷電機(jī)的主要特點(diǎn)是它沒有電刷!在BLDC內(nèi)部是一個(gè)永久磁鐵,該永久磁鐵附著在旋轉(zhuǎn)的軸或轉(zhuǎn)子上。無刷電機(jī)具有三組圍繞轉(zhuǎn)子定位的線圈。
 
但是,當(dāng)轉(zhuǎn)子與通電線圈產(chǎn)生的磁場對準(zhǔn)時(shí),旋轉(zhuǎn)動作停止。為了使轉(zhuǎn)子保持運(yùn)動,線圈以一種特定的順序通電,彼此之間異相120°。這就是使無刷電機(jī)成為“三相電機(jī)”的原因。參見圖1。
無刷直流電機(jī)控制器
線圈通電和斷電以保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的過程稱為換向。使無刷電機(jī)成為如此吸引人的電動機(jī)的原因在于,換向以電氣方式進(jìn)行,而轉(zhuǎn)子和線圈之間沒有任何機(jī)械相互作用。這使得無刷電機(jī)非常可靠,同時(shí)制造成本相對較低。控制無刷電動機(jī)的挑戰(zhàn)在于知道何時(shí)進(jìn)行換向,因?yàn)閾Q向必須在旋轉(zhuǎn)過程中的精確點(diǎn)發(fā)生,以使電動機(jī)具有最大的扭矩和平穩(wěn)的運(yùn)行。大多數(shù)無刷電機(jī)系統(tǒng)使用霍爾效應(yīng)傳感器來檢測軸的旋轉(zhuǎn)位置以及換向時(shí)間。這會在布線和傳感器方面帶來更多成本,并帶來另一個(gè)故障點(diǎn)。更先進(jìn)的系統(tǒng)是通過感測由電動機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動勢(反電動勢)來完全消除傳感器,并根據(jù)電動機(jī)的反電動勢計(jì)算何時(shí)進(jìn)行換向。諸如dsPIC DSC之類的數(shù)字信號控制器極大地簡化了這種“無傳感器”電機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
 
注意,總是有一個(gè)線圈(或相)不被驅(qū)動嗎?在此階段,將看到電動機(jī)的反電動勢,因?yàn)樗鼪]有被驅(qū)動。通過感測此相上的電壓,可以重建該相的反電動勢波形。借助仔細(xì)的定時(shí),可以針對電動機(jī)的每個(gè)相位進(jìn)行此操作,從而可以重建所有三個(gè)反電動勢信號。由于換向時(shí)間基于電機(jī)的反電動勢,因此可以從重構(gòu)的反電動勢波形中找到換向時(shí)間,從而無需傳感器。許多供應(yīng)商提供的許多應(yīng)用筆記中都提供了有關(guān)對反電動勢進(jìn)行采樣,重建反電動勢波形以及檢測何時(shí)應(yīng)進(jìn)行換相的詳細(xì)信息。使用過零方法來檢測何時(shí)進(jìn)行換向,并且還對采樣的反電動勢波形使用了數(shù)字濾波器以減少由電動機(jī)驅(qū)動器開關(guān)引起的噪聲。其他供應(yīng)商在其應(yīng)用筆記中使用類似的方法來實(shí)現(xiàn)無傳感器無刷電機(jī)控制。
無刷直流電機(jī)控制方法
盡管應(yīng)用筆記和示例軟件在解釋無傳感器無刷電機(jī)系統(tǒng)的工作原理方面非常有用,但現(xiàn)實(shí)世界是一個(gè)更好的老師。旋轉(zhuǎn)真實(shí)的電動機(jī)并在真實(shí)的數(shù)字信號控制器上執(zhí)行軟件可以快速說明許多概念,這些概念可能僅通過閱讀應(yīng)用筆記便容易被誤解。為了解決這個(gè)問題,有許多可用的無傳感器無刷電機(jī)開發(fā)板。


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