BLDC
电机控制算法
无刷电机属于自換流型(自我方向轉換),因此控制起来更加复杂。
BLDC
电机控制要求了解电机进行整流转向的转子位置和机制。对于闭环速度控
制,
有两个附加要求,
即对于转子速度
/
或电机电流以及
PWM
信号进行测量,
以
控制电机速度功率。
BLDC
电机可以根据应用要求采用边排列或中心排列
PWM
信号。大多数应用仅
要求速度变化操作,将采用
6
个独立的边排列
PWM
信号。这就提供了最高的分
辨率。
如果应用要求服务器定位、
能耗制动或动力倒转,
推荐使用补充的中心排
列
PWM
信号。
为了感应转子位置,
BLDC
电机采用霍尔效应传感器来提供绝对定位感应。这就
导致了更多线的使用和更高的成本。
无传感器
BLDC
控制省去了对于霍尔传感器
的需要,而是采用电机的反电动势(电动势)来预测转子位置。无传感器控制对
于像风扇和泵这样的低成本变速应用至关重要。在采有
BLDC
电机时,冰箱和空
调压缩机也需要无传感器控制。
死区的插入和补充
许多不同的控制算法都被用以提供对于
BLDC
电机的控制。典型地,
将功率晶体
管用作线性稳压器来控制电机电压。当驱动高功率电机时,这种方法并不实用。
高功率电机必须采用
PWM
控制,并要求一个微控制器来提供起动和控制功能。
控制算法必须提供下列三项功能:
用于控制电机速度的
PWM
电压
用于对电机进整流换向的机制
利用反电动势或霍尔传感器来预测转子位置的方法
脉冲宽度调制仅用于将可变电压应用到电机绕组。有效电压与
PWM
占空度成正
比。当得到适当的整流换向时,
BLDC
的扭矩速度特性与一下直流电机相同。可
以用可变电压来控制电机的速度和可变转矩。
功率晶体管的换向实现了定子中的适当绕组,可根据转子位置生成最佳的转矩。
在一个
BLDC
电机中,
MCU
必须知道转子的位置并能够在恰当的时间进行整流换
向。
BLDC
电机的梯形整流换向
对于直流无刷电机的最简单的方法之一是采用所谓的
梯形整流换向
。