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BLDC直流无刷电动机的控制算法

缩小年夜字体  减少字体 发布日期:2019-11-27 16:08:14   来源:新动力汽车网  编辑:全球新动力汽车网  浏览次数:443
核心提示:2019年11月27日关于BLDC直流无刷电动机的控制算法的最新消息:   BLDC电机控制算法  无刷电机属于自换流型(自我偏向转换),是以控制起来加倍复杂。  BLDC电机控制请求懂得电机停止整流转向的转子地位和机制。关于闭环速度控制,有两


  BLDC电机控制算法
  无刷电机属于自换流型(自我偏向转换),是以控制起来加倍复杂。
  BLDC电机控制请求懂得电机停止整流转向的转子地位和机制。关于闭环速度控制,有两个附加请求,即关于转子速度/或电机电流和PWM旌旗灯号停止丈量,以控制电机速度功率。
  BLDC电机可以根据应用请求采取边分列或中间分列PWM旌旗灯号。大年夜多半应用仅请求速度变更操作,将采取6个自力的边分列PWM旌旗灯号。这就供给了最高的分辨率。假设应用请求办事器定位、能耗制动或动力倒转,推荐应用弥补的中间分列PWM旌旗灯号。
  为了感应转子地位,BLDC电机采取霍尔效应传感器来供给相对定位感应。这就招致了更多线的应用和更高的本钱。无传感器BLDC控制省去了关于霍尔传感器的须要,而是采取电机的反电动势(电动势)来猜想转子地位。无传感器控制关于像电扇和泵如许的低本钱变速应用相当重要。在采有BLDC电机时,冰箱和空调紧缩机也须要无传感器控制。
  逝世区的拔出和弥补
  很多不合的控制算法都被用以供给关于BLDC电机的控制。典范地,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,这类办法其实不实用。高功率电机必须采取PWM控制,并请求一个微控制器来供给起动和控制功能。
  控制算法必须供给以下三项功能:
  · 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
  · 应用反电动势或霍尔传感器来猜想转子地位的办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。当取得恰当的整流换向时,BLDC的扭矩速度特点与直流电机雷同。可以用可变电压来控制电机的速度和可变转矩。
  功率晶体管的换向完成了定子中的恰当绕组,可根据转子地位生成最好的转矩。在一个BLDC电机中,MCU必须知道转子的地位并可以或许在恰当的时间停止整流换向。
  BLDC电机的梯形整流换向
  关于直流无刷电机的最简单的办法之一是采取所谓的梯形整流换向。


  图1:用于BLDC电机的梯形控制器的简化框图
  在这个道理图中,每主要经过过程一对电机终端来控制电流,而第三个电机终端总是与电源电子性断开。
  嵌入大年夜电机中的三种霍尔器件用于供给数字旌旗灯号,它们在60度的扇形区内丈量转子地位,并在电机控制器上供给这些信息。由于每次两个绕组上的电流量相等,而第三个绕组上的电流为零,这类办法仅能产生具有六个偏向共中之一的电流空间矢量。随着电机的转向,电机终真个电流在每转60度时,电开关一次(整流换向),是以电流空间矢量总是在90度相移的最接近30度的地位。
  是以每个绕组的电流波型为梯形,从零开端到正电流再到零然后再到负电流。
  这就产生了电流空间矢量,当它随着转子的改变在6个不合的偏向长停止步升时,它将接近均衡改变。
  在像空调和冰霜如许的电机应用中,采取霍尔传感器其实不是一个不变的选择。在非联绕组中感应的反电动势传感器可以用来取得雷同的成果。
  这类梯形驱动体系因其控制电路的简略单纯性而异常浅显,然则它们在整流过程当中却要遭受转矩纹波成绩。
  BDLC电机的正弦整流换向
  梯形整流换向还缺乏认为供给均衡、精准的无刷直流电机控制。这主如果由于在一个三相无刷电机(带有一个正统波反电动势)中所产生的转矩由以下等式来定义:
  转轴转矩= Kt [IRSin(o) + ISSin(o+120) +ITSin(o+240)]
  个中:
  o为转轴的电角度
  Kt为电机的转矩常数
  IR, IS和IT为相位电流
  假设相位电流是正弦的:IR = I0Sino; IS = I0Sin (+120o); IT = I0Sin (+240o)将取得:
  转轴转矩= 1.5I0*Kt(一个自力于转轴角度的常数)正弦整流换向无刷电机控制器尽力驱动三个电机绕组,其三路电流随着电机迁移转变而安稳的停止正弦变更。选择这些电流的相干相位,如许它们将会产生安稳的转子电流空间矢量,偏向是与转子正交的偏向,并具有不变量。这就清除与北形转向相干的转矩纹波和转向脉冲。
  为了随着电机的改变,生成电机电流的安稳的正弦波调制,就请求关于转子地位有一个精确有丈量。霍尔器件仅供给了关于转子地位的粗略计算,还缺乏以达到目标请求。基于这个缘由,就请求从编码器或类似器件收回角反应。
   由于绕组电流必须结合产生一个安稳的常量转子电流空间矢量,并且定子绕组的每个定位相距120度角,是以每个线组的电流必须是正弦的并且相移为120度。采取编码器中的地位信息来对两个正弦波停止分解,两个间的相移为120度。然后,将这些旌旗灯号乘以转矩敕令,是以正弦波的振幅与所须要的转矩成正比。成果,两个正弦波电流敕令取得恰当的定相,从而在正交偏向产生迁移转变定子电流空间矢量。
  正弦电流敕令旌旗灯号输入一对在两个恰当的电机绕组中调制电流的P-I控制器。第三个转子绕组中的电流是受控绕组电流的负和,是以不克不及被分别控制。每个P-I控制器的输入被送到一个PWM调制器,然后送到输入桥和两个电机终端。应用到第三个电机终真个电压源于应用到前两个线组的旌旗灯号的正数和,恰当用于分别间隔120度的三个正弦电压。
  成果,实际输入电流波型精确的跟踪正弦电流敕令旌旗灯号,所得电流空间矢量安稳迁移转变,在量上得以稳定并以所需的偏向定位。
  普通经过过程梯形整流转向,不克不及达到稳定控制的正弦整流转向成果。但是,由于其在低电机速度下效力很高,在高电机速度下将会分开。这是由于速度进步,电流回流控制器必须跟踪一个增长频率的正弦旌旗灯号。同时,它们必须克服随着速度进步在振幅和频率下增长的电机的反电动势。
  由于P-I控制用具有没有限增益和频率照应,关于电流控制回路的时间变量搅扰将惹起相位滞后和电机电流中的增益误差,速度越高,误差越大年夜。这将搅扰电流空间矢量相关于转子的偏向,从而惹起与正交偏向产生位移。
  当产生这类情况时,经过过程必定量的电流可以产生较小的转矩,是以须要更多的电流来保持转矩,效力降低。随着速度的增长,这类降低将会延续。在某种程度上,电流的相位位移逾越90度。当产生这类情况时,转矩减至为零。经过过程正弦的结合,下面这点的速度招致了负转矩,是以也就没法完成。

 
关键词: 电流 电机 转矩 转子


 
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