将无传感器BLDC电机控制引入低成本应用:安全有保障

发布者: 发布时间:2021-09-10
本文摘要:电机在大家生活起居中的彻底每一个一部分充分运用着具有。

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电机在大家生活起居中的彻底每一个一部分充分运用着具有。他们驱动器水槽洗碗机和全自动洗衣机,使房间内看起来酷热,而且针对当代代步工具称得上不可或缺。有刷电机交流电(BLDC)电机已沦落很多匀速直线运动或直排式的很高的可靠性高中档系统软件的随意选择。

运用好多个霍尔效应传感器和一个控制器,BLDC电机看起来较为更非常容易操控。现如今,BLDC电机系统软件已十分罕见,可是,大部分系统软件仍用以传感器来操控电机。为了更好地降低BLDC系统软件的成本费并提高可信性,很多设计方案工作人员期待去除传感器。

无传感器系统软件已经常会出现十分宽一段时间,但过去,他们务必划算的控制器才可以经营去除传感器需要的优化算法。模拟信号控制器(DSC)(比如Microchip的dsPIC33FJ15MC102,大批量购置时,价格仅约一美元)使无传感器BLDC电机操控而求规模性运用于。

  无传感器BLDC操控依靠BLDC电机的特点来推算出来转子方位,并在这里方位使电机在必需的時间牵引带。为了更好地表明其原理,走看一下BLDC电机自身及其基础的传感器操控。完全谈,BLDC电机用以励磁线圈(称之为电机定子)在转子(或轴)上造成平行面于电磁线圈中心线的电磁场,使转子旋转并造成转距。

在三相BLDC电机中,电机定子中的三个电磁线圈(或相互之间)到数导通和软启动器使转子旋转并造成转距。为使转子保持旋转,必不可少在转子旋转到适度方位流板意合软启动器涉及到相互之间。为了更好地使转子平稳旋转,包括电机的每一个绕阻或相互之间都可以由多个电磁线圈组成。每相互之间都必不可少按特殊次序导通和软启动器才可以使转子旋转。

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转子的方位规定了哪相互之间务必通断或软启动器。因而,了解转子方位针对电机的经营尤为重要,为了更好地使BLDC电机工作中,控制器必不可少积极通断或软启动器这种相互之间。控制器必不可少将电机定子内的电磁场保持在转子以前,以保持转子旋转。

出示转子方位的非常简单方式是用以霍尔效应传感器,他们可降解性单脉冲将转子方位通告给控制器。了解转子方位后,基础BLDC控制器只需查看三个相的哪样方式相匹配于转子方位,并将这种相互之间变换到适度方式。  依靠传感器的经营搭建一起很容易,但去除传感器可降低系统软件成本费并提高可信性。

为了更好地讲解无传感器优化算法如何计算出去转子方位,大家更进一步了解一下BLDC电机的三个相互之间。  在梯状操控中,在任何时候全是一相被拉为上拉电阻( VBUS),一相被拉为低电频(-VBUS),第三相不主题活动。因为每相的波型都像梯状(闻图1),梯状操控因而而故称。

当转子历经某相时,转子上的稀土永磁在该相互之间传感器出有电流量,从而造成称之为反电动势(EMF)的工作电压。反电动势不尽相同每相互之间绕阻的线圈匝数、转子的角速度及其转子永电磁场的抗压强度。每相的反电动势波型与转子方位涉及到,因而反电动势可作为确定转子方位。

  有很多各有不同方式用以反电动势确定转子方位,在其中至少见和最可靠的一种是过零检验。当在其中一个反电动势数据信号转换并过零点时,控制器务必变换相的方式。此全过程称之为牵引带(闻图2)。

为使转子保持往前转动,在再次出现过零和牵引带中间的時间内必不可少进行光波,电机控制器必不可少推算出来和赔偿该光波。一种搭建过零的比较简单方式是,假定每每任一相的反电动势超出VBUS/2时就不容易再次出现过零恶性事件。  运用好多个配置为比较器的运算放大器,可精彩纷呈搭建该方式。可是,该方式中不会有好多个难题。

最先,反电动势一般来说超过VBUS,因而过零恶性事件不一定再次出现在VBUS/2。除此之外,每相的特点有可能各有不同,因而一个相的过零反电动势工作电压有可能与别的相的过零反电动势工作电压各有不同。最终,这一太过比较简单的检验方式不容易导致检验的反电动势数据信号经常会出现正负极光波。

  在具体电机中,过零阈值电压发生变化。碰巧的是,这一转变的阈值电压相同电机中性线工作电压,由于电机中性线是所有三相反电动势的均值。因而,要是任一相的反电动势相同电机的中性线,就不容易再次出现过零恶性事件且控制器务必牵引带。这能够根据电阻器和运算放大器顺利完成,或是用以控制器本身的ADC控制模块和手机软件搭建。

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运用可编程控制器控制器(如dsPIC系列产品DSC),每相的反电动势都能够用以ADC控制模块抽样,而且运用三个反电动势数据信号的均值可精彩纷呈用以手机软件恢复中性线。接着,手机软件可将该值与检验到的三相的反电动势进行比较,并检验过零恶性事件什么时候再次出现。再次出现过零恶性事件后,控制器使电机牵引带,随后全部全过程不断执行。因而,根据用以电机的反电动势和检验过零,可从系统软件中去除传感器,另外保持完全一致的特性水准。

  在具体系统软件中,无传感器经营方法还不容易遇到别的艰辛。最先,在短路线经营时,反电动势十分小,难以检验到。

因而,在电机刚开始比较慢旋转,慢到造成充裕大的反电动势以在无传感器方式下经营前,控制器必不可少猜想转子方位。可电脑编程的控制器使开机启动方法可依据特殊运用于进行调节,进而提升此难题的危害。另一个难题是MOSFET的开关电源噪音。因为MOSFET根据开关电源作业者来变动每相的工作电压,这不容易将噪音引入到由控制器ADC控制模块检验的反电动势中。

务必过滤装置掉这类噪音,以精确恢复每相的反电动势。DSC的CPU内建DSP模块,可精彩纷呈应急处置搭建数字滤波和防止开关电源噪音需要的推算出来。

别的挑戰来源于特殊设计方案的特点。可是,用以可电脑编程的控制器一般来说不容易使这种挑戰更非常容易解决困难,如同文中提及的2个难题的解决方法一样。

  根据实例进行科学研究和试验促使通过自学新技术应用更为更非常容易。专业无传感器BLDC操控自定的开发环境大大简化了通过自学全过程并缓解了产品研发。以往,运用开发环境通过自学务必成本划算的钱财和经济成本。

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销售市场上的新专用工具已经变化这一局势。比如Microchip的电机操控新手入门工具箱,其成本费高过人民币100,并且还包含详细的运用于手记、实例手机软件和硬件配置电路原理图(闻图3)。电机控制器经销商(还包含Microchip)一般来说不容易在其网址上获得免费的软件和硬件配置文档,使通过自学全过程更为精彩纷呈。

  总而言之,伴随着电子器件电机销售市场的稳步增长,对BLDC电机系统软件的市场的需求也将持续增长,且成本费工作压力将降低,根据DSC的无传感器技术性因此以首次合乎这种新的市场的需求,解决困难成本费挑戰。


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