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新聞資訊

直流無(wú)刷電機的控制方式有哪些？直流無(wú)刷電機該如何控制

發(fā)布時(shí)間：2023-03-11 14:56:35
作者：川銘精工
閱讀：5633

直流無(wú)刷電機（Brushless DC Motor，BLDC）是一種高效、低噪聲、長(cháng)壽命、易維護的電動(dòng)機，近年來(lái)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用?？刂茻o(wú)刷電機可以實(shí)現對其速度、轉向和轉矩等參數的精確控制，下面我們將重點(diǎn)講解無(wú)刷電機的控制方法。在當今能源緊缺及苛刻環(huán)境保護規定雙重壓力下，更高效節能、更優(yōu)異動(dòng)態(tài)特性和更低運作噪音，已變成電機控制設計方案的大勢所趨。因而，從傳統式交流感應電機設計變換到在高效率、低噪音、輕量化、使用壽命等層面更具有優(yōu)點(diǎn)的直流無(wú)刷電機，也正成為電機行業(yè)追求的熱點(diǎn)。


眾所周知，3個(gè)霍爾傳感器之間的間距是120°，也有60°，每一個(gè)霍爾信號根據旋轉磁極的方向進(jìn)行轉換。依據3個(gè)霍爾信號的情況，就能在每60°(每一周期時(shí)間有6種方式)獲得一次位置信息。假如每相的導通方式依照該時(shí)序進(jìn)行改變轉換，那么旋轉磁通就會(huì )按圖那樣運行，進(jìn)而電機轉子獲得力矩而轉動(dòng)。直流無(wú)刷電機旋轉速度的計算，是從當前定時(shí)器的計數值和2π[rad]之前的定時(shí)器計數值之差得到的。定時(shí)器計數值是通過(guò)霍爾信號觸發(fā)的外部中斷獲得，在此期間定時(shí)器TAU一直進(jìn)行自由計數。這種測速方法，即使3個(gè)霍爾傳感器存在位置偏差，也同樣適用。


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1. 傳統控制方法


傳統的高速無(wú)刷電機控制方法主要有反電勢（Back EMF）檢測和霍爾效應檢測兩種方式。反電勢檢測是通過(guò)檢測電機的反電勢來(lái)推導出轉子位置，從而控制電機的轉速和轉向。而霍爾效應檢測則利用霍爾傳感器檢測磁極位置，以此控制電機的運動(dòng)。


這些傳統控制方法雖然簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)也很明顯。反電勢檢測需要測量反電勢的大小，并對其進(jìn)行處理，這會(huì )對電機性能產(chǎn)生一定的影響?；魻栃獧z測需要安裝霍爾傳感器，且容易受到外部干擾，從而影響控制效果。

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2. 高級控制方法


無(wú)刷減速機廠(chǎng)家為了克服傳統控制方法的缺點(diǎn)，近年來(lái)又出現了許多高級的控制方法，例如磁場(chǎng)定向控制（Field Oriented Control，FOC）、直接轉矩控制（Direct Torque Control，DTC）等。


FOC主要是通過(guò)控制電機的磁場(chǎng)方向來(lái)實(shí)現對電機的轉速和轉矩的控制。它將三相交錯正弦波信號轉換為旋轉磁場(chǎng)，從而精確控制電機轉子的位置、速度和轉矩。FOC算法復雜，但控制效果好，本質(zhì)上是一個(gè)閉環(huán)控制系統。


DTC算法則是采用了自適應控制方法，通過(guò)預測電機的轉子位置和磁極磁場(chǎng)的變化來(lái)實(shí)現對直流無(wú)刷電機的控制。它具有響應速度快、精度高和穩定性好等優(yōu)點(diǎn)，但也需要較高的計算能力和硬件成本。

無(wú)刷帶驅動(dòng)器.png


3. 控制器選擇


針對不同的應用場(chǎng)景，我們可以選擇不同的控制器來(lái)實(shí)現對BLDC的控制。一般可以使用MCU（Microcontroller Unit）或DSP（Digital Signal Processor）等芯片來(lái)實(shí)現BLDC的控制。


在選擇控制器時(shí)，需要考慮控制器的處理能力、控制算法的支持程度、模塊化程度和軟件開(kāi)發(fā)支持等因素。同時(shí)，也需要根據應用場(chǎng)景來(lái)確定控制器所需的輸入輸出接口、通信協(xié)議等。


4. 總結


在實(shí)際應用中，無(wú)刷馬達的控制方法取決于應用需求、控制器選擇和外部條件等多個(gè)因素。傳統控制方法簡(jiǎn)單易行，但效果不盡人意；高級控制方法能夠實(shí)現精確控制，但需要較強的計算能力和硬件成本。因此，在選擇控制方法時(shí)，需要綜合考慮各種因素，從而實(shí)現最佳的控制效果。



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