Прынцыпы рухавікоў бясплоднага пастаяннага току (BLDC) і правільны спосаб іх выкарыстання

Самы асноўны рухавік - гэта рухавік пастаяннага току (матор пэндзля) '. Размясціўшы шпульку ў магнітнае поле і перадаючы праз яе цякучы ток, шпулька будзе адштурхоўвацца ад магнітных слупоў з аднаго боку і прыцягнецца другім бакам, і будзе працягваць круціцца пад гэтым дзеяннем. Падчас кручэння ток, які праходзіць праз шпульку, мяняецца, у выніку чаго ён пастаянна круціцца. Існуе частка рухавіка пад назвай 'камутатар ', які працуе на 'пэндзлях ', якія размяшчаюцца над 'рулявой перадачай ' і бесперапынна рухаюцца па меры кручэння. Змяняючы становішча пэндзляў, кірунак току можа быць зменены. Камутатар і пэндзля - неабходныя структуры для кручэння рухавіка пастаяннага току.

Малюнак 1: Прынцыповая схема працы рухавіка пастаяннага току (матаваны рухавік).

Камутатар пераключае паток току ў шпульку, мяняючы кірунак слупоў, так што яны заўсёды круцяцца направа. Пэндзля падае магутнасць камутатара, які круціцца з вала.

Рухавікі, якія актыўныя ў многіх галінах

Мы класіфікавалі рухавікі па відзе харчавання і прынцыпу кручэння (мал. 2). Давайце каротка разгледзім характарыстыкі і выкарыстанне кожнага тыпу рухавіка.

Малюнак 2: Асноўныя тыпы рухавікоў

Motors DC (матавыя рухавікі), якія простыя і простыя ў кіраванні, часта выкарыстоўваюцца для такіх прыкладанняў, як адкрыццё і закрыццё аптычных латкоў дыскаў у хатніх прыборах. Яны таксама выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях для такіх прыкладанняў, як адкрыццё і закрыццё электрычных люстэркаў і кантроль кірунку. Хоць ён і недарагі і можа выкарыстоўвацца ў многіх галінах, ён мае свае недахопы. Паколькі камутатар уступае ў кантакт з пэндзлямі, ён мае кароткі тэрмін службы, і шчоткі павінны быць перыядычна заменены перыядычна альбо пад гарантыяй.

Сток -рухавік будзе круціцца з колькасцю электрычных імпульсаў, якія адпраўляюцца на яго. Колькасць руху залежыць ад колькасці электрычных імпульсаў, якія адправілі яму, што робіць яго прыдатным для карэкціроўкі становішча.

Яго часта выкарыстоўваюць у хатніх умовах для 'паперы, якія падаюць факс -машыны і прынтэры ' і г.д. Паколькі этапы кармлення факсавай машыны залежаць ад спецыфікацый (гравіроўкі, тонкасці), рухавік, які круціцца з колькасцю электрычных імпульсаў, вельмі просты ў выкарыстанні. Лёгка вырашыць праблему, калі машына часова спыняецца, як толькі сігнал спыняецца. Сінхронныя рухавікі, колькасць якіх змяняецца ў залежнасці ад частаты харчавання, выкарыстоўваецца ў такіх прыкладаннях, як 'паваротныя табліцы для мікрахвалевых печаў.

У рухавіку ёсць рэдуктар для атрымання колькасці паваротаў, прыдатных для нагрэву ежы. Індукцыйныя рухавікі таксама ўплываюць на частату харчавання, але частата і колькасць рэвалюцый не супадаюць. У мінулым гэтыя рухавікі пераменнага току выкарыстоўваліся ў вентылятараў або пральных машынах.

Як бачыце, у некалькіх палях актыўная разнастайнасць рухавікоў. Якія характарыстыкі рухавікоў BLDC (Бескаручныя рухавікі ), якія робяць іх такімі ўніверсальнымі?

Як круціцца рухавік BLDC?

'Bl ' у Motors BLDC азначае 'бесклапотны ', што азначае, што 'пэндзля ' у рухавіках пастаяннага току (маторы пэндзля) больш не прысутнічаюць. Роля пэндзляў у рухавікоў пастаяннага току (маторы пэндзля) заключаецца ў заражэнні шпулек у ротары праз камутатар. Такім чынам, як рухавік BLDC без шчотак зараджае шпулькі ў ротары? Аказваецца, рухавікі BLDC выкарыстоўваюць пастаянныя магніты для ротара, і ў ротары няма шпулькі. Паколькі ў ротары няма шпулек, няма неабходнасці ў камутатараў і шчотках для заражэння рухавіком. Замест гэтага шпулька выкарыстоўваецца ў якасці статара (малюнак 3).

Магнітнае поле, створанае фіксаванымі пастаяннымі магнітамі ў рухавіку пастаяннага току (матор пэндзля), не перамяшчаецца і круціцца, кіруючы магнітным полем, створаным шпулькай (ротар) унутры яе. Колькасць паваротаў змяняецца шляхам змены напружання. Ротар рухавіка BLDC - гэта пастаянны магніт, а ротар круціцца, змяняючы кірунак магнітнага поля, створанага шпулькамі вакол яго. Кручэнне ротара кантралюецца шляхам кіравання кірункам і велічынёй току, які праходзіць праз шпулькі.

Малюнак 3: Прынцыповая схема працы рухавіка BLDC.

   

Перавагі рухавікоў BLDC

BLDC Motors маюць тры шпулькі на статары, у кожным з двух правадоў, у агульнай складанасці шэсць вядучых правадоў у рухавіка. У рэчаіснасці звычайна патрэбныя толькі тры правады, таму што яны ўнутрана праводзяцца, але ён усё яшчэ адзін больш, чым раней апісаны рухавік пастаяннага току (матаваны рухавік). Ён не будзе рухацца выключна, падключыўшы станоўчыя і адмоўныя тэрміналы батарэі. Адносна таго, як запусціць Motor BLDC будзе растлумачаны ў другой партыі гэтай серыі. На гэты раз мы збіраемся засяродзіцца на перавагах рухавікоў BLDC.

Першая характарыстыка рухавіка BLDC - гэта 'высокая эфектыўнасць '. Можна кантраляваць сілу кручэння (крутоўны момант) для падтрымання максімальнага значэння ва ўсе часы, тады як з рухавікамі пастаяннага току (маторы пэндзля), максімальны крутоўны момант можна падтрымліваць толькі на адзін момант падчас кручэння, і максімальнае значэнне нельга падтрымліваць у любы час. Калі рухавік пастаяннага току (матор пэндзля) хоча атрымаць столькі крутоўнага моманту, колькі рухавік BLDC, ён можа толькі павялічыць свой магніт. Вось чаму нават невялікі рухавік BLDC можа вырабляць шмат магутнасці.

Другая асаблівасць - гэта 'добрая кіраваная ', якая звязана з першай. Motors BLDC можа атрымаць крутоўны момант, колькасць рэвалюцый і г.д., менавіта так, як вы хочаце, і рухавікі BLDC могуць вярнуць мэтавую колькасць рэвалюцый, крутоўнага моманту і г.д., дакладна. Дакладны кантроль душыць выпрацоўку цяпла і спажыванне электраэнергіі рухавіка. У выпадку прывада батарэі можна падоўжыць час прывада пры ўважлівым кіраванні. У дадатак да гэтага, ён характарызуецца трываласцю і нізкім электрычным шумам. Вышэйзгаданыя два пункты - гэта перавагі, прынесеныя бесчаснымі.

З іншага боку, рухавікі пастаяннага току (матавыя рухавікі) падлягаюць зносу з -за кантакту паміж пэндзлямі і камутатарам на працягу доўгага перыяду часу. Кантактная частка таксама стварае іскры. Асабліва, калі разрыў камутатара дакранецца да пэндзля, будзе велізарная іскра і шум. Калі вы не хочаце, каб шум быў згенераваны падчас выкарыстання, будзе разгледжаны рухавік BLDC.

У гэтых галінах выкарыстоўваюцца рухавікі BLDC

Дзе рухавікі BLDC з высокай эфектыўнасцю, універсальнай апрацоўкай і доўгім жыццём звычайна выкарыстоўваюцца? Іх часта выкарыстоўваюцца ў прадуктах, якія могуць выкарыстоўваць іх высокую эфектыўнасць і працяглы тэрмін службы і выкарыстоўваюцца пастаянна. Напрыклад, хатняя тэхніка. Людзі доўга выкарыстоўваюць пральныя машыны і кандыцыянеры. У апошні час для вентылятараў Electrics былі прыняты рухавікі BLDC і дасягнулі поспеху ў рэзка зніжэнні спажывання электраэнергіі.

Менавіта з -за высокай эфектыўнасці спажыванне электраэнергіі скарацілася. Motors BLDC таксама выкарыстоўваюцца ў пыласосах. У адным выпадку, змяніўшы сістэму кіравання, было рэалізавана вялікае павелічэнне колькасці рэвалюцый. Гэты прыклад паказвае добрую кіраванасць рухавікоў BLDC.

Motors BLDC таксама выкарыстоўваюцца ў верціцца частцы жорсткіх дыскаў, якія з'яўляюцца важнымі асяроддзямі для захоўвання. Паколькі гэта рухавік, які павінен працаваць на працягу доўгага часу, важная даўгавечнасць. Вядома, гэта таксама мае мэту надзвычай падаўлення спажывання электраэнергіі. Высокая эфектыўнасць тут таксама звязана з нізкім спажываннем электраэнергіі.

Для BLDC рухавікоў ёсць яшчэ шмат выкарыстанняў

Чакаецца, што рухавікі BLDC будуць выкарыстоўвацца ў больш шырокім дыяпазоне палёў, і яны будуць выкарыстоўвацца ў шырокім дыяпазоне невялікіх робатаў, асабліва 'паслугавых робатаў ', якія прадастаўляюць паслугі ў іншых галінах, акрамя вытворчасці. 'Пазіцыянаванне важна для робатаў, таму не варта выкарыстоўваць прыступкі рухавікоў, якія працуюць з колькасцю электрычных імпульсаў? ' Можна так падумаць. Аднак з пункту гледжання кантролю сілы, рухавікі BLDC больш прыдатныя. Акрамя таго, калі выкарыстоўваюцца Stepper Motors, такая структура, як запясце робата, неабходна паставіць з вялікай колькасцю току, каб быць замацаваны ў пэўным становішчы. З Motors BLDC , толькі неабходная магутнасць можа быць прадастаўлена ў спалучэнні з знешняй сілай, тым самым стрымліваючы спажыванне электраэнергіі.

Ён таксама можа быць выкарыстаны ў транспарце. Простыя рухавікі пастаяннага току даўно выкарыстоўваюцца ў электрамабілях або калясах для гольфа для пажылых людзей, але нядаўна былі прыняты высокаэфектыўныя рухавікі BLDC з добрай кіраванасці. Motors BLDC таксама выкарыстоўваюцца ў беспілотніках. Асабліва ў БПЛА з мульты-восевымі стэлажамі, паколькі ён кантралюе стаўленне палёту, змяняючы колькасць кручэнняў вінтавых рухавікоў, рухавікі BLDC, якія могуць дакладна кантраляваць кручэнне, выгадна.

Як наконт гэтага? Motors BLDC - гэта якасныя рухавікі з высокай эфектыўнасцю, добрым кантролем і працяглым тэрмінам жыцця. Аднак максімальнае значэнне магутнасці рухавікоў BLDC патрабуе належнага кантролю. Як гэта трэба зрабіць?

Немагчыма круціцца па падключэнні ў адзіночку

Унутраны рухавік BLDC тыпу ротара - гэта тыповы тып рухавіка BLDC, а яго знешні выгляд і інтэр'ер прыведзены ніжэй (мал. 1). Матор пастаяннага току пэндзля (далей, які называецца рухавіком пастаяннага току), мае шпульку на ротары і пастаянны магніт звонку, у той час як рухавік BLDC мае пастаянны магніт на ротары і шпульку звонку, а рухавік BLCD мае пастаянны магніт без шпулькі на ротары, таму няма неабходнасці, каб зарабіць ротар. Гэта дазваляе рэалізаваць 'бессаромны тып ' без шчотак для энергіі.

З іншага боку, у параўнанні з рухавікамі пастаяннага току, кантроль становіцца больш складаным. Справа не толькі ў падключэнні кабеляў рухавіка да блока харчавання. Нават колькасць кабеляў адрозніваецца. Гэта не тое ж самае, што 'злучэнне станоўчых (+) і адмоўных (-) тэрміналаў да блока харчавання '.

Малюнак 1: Знешні выгляд і інтэр'ер рухавіка BLDC

Малюнак 2-А: Прынцып кручэння рухавіка BLDC

Адна шпулька змяшчаецца ў рухавік BLDC з інтэрвалам 120 градусаў, у агульнай складанасці тры шпулькі, каб кантраляваць ток у напружанай фазе або шпуле

Як паказана на малюнку 2-A, рухавікі BLDC выкарыстоўваюць тры шпулькі. Гэтыя тры шпулькі выкарыстоўваюцца для стварэння магнітнага патоку пры напружанні і называюцца U, V, і W. паспрабуйце зарадзіць гэтую шпульку. Бягучы шлях на шпулек U (далей, які называецца 'шпулька '), зафіксаваны як фаза U, V фіксуецца як фаза V, а W фіксуецца як фаза W. Далей, паглядзім на фазу U. Давайце паглядзім на фазу U., калі электрычнасць ужываецца да фазы U, магнітны паток генеруецца ў напрамку стрэлкі, як паказана на малюнку 2-Б. Аднак у рэчаіснасці фазы U, V і W не супадаюць з фазай U.

Аднак у рэчаіснасці кабелі U, V і W усе злучаныя адзін з адным, таму немагчыма зарадзіць толькі фазу U. Тут энергіяй ад фазы U да фазы W будзе ствараць магнітны паток у U і W, як паказана на мал. 2-С. Два магнітныя патокі U і W сінтэзуюцца ў большы магнітны паток, паказаны на мал. 2-D. Пастаянны магніт будзе паварочвацца так, што гэты сінтэзаваны магнітны паток знаходзіцца ў тым жа кірунку, што і N полюс цэнтральнага пастаяннага магніта (ротар).

Малюнак 2-Б: Прынцып кручэння рухавіка BLDC

Флюс пад напругай ад U-фазы да W-фазы. Па -першае, засяроджваючыся толькі на частцы шпулькі, устаноўлена, што магнітны паток генеруецца, як у стрэлках

Малюнак 2-D: Прынцып кручэння рухавіка BLDC, які праходзіць электраэнергію ад фазы U да фазы W, можна лічыць генерацыяй двух магнітных патокаў, сінтэзаваных

Калі кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку мяняецца, пастаянны магніт таксама мяняецца. У спалучэнні з становішчам пастаяннага магніта пераключыце фазу, якая падвяргаецца энергіі ў u-фазу, V-фазу і W-фазу, каб змяніць кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку. Калі гэтая аперацыя ажыццяўляецца пастаянна, сінтэзаваны магнітны паток будзе круціцца, ствараючы тым самым магнітнае поле і паварочваючы ротар.

Мал. 3 паказвае сувязь паміж энергетычнай фазай і сінтэтычным магнітным патокам. У гэтым прыкладзе, змяняючы рэжым энергіі з 1-6 паслядоўна, сінтэтычны магнітны паток будзе круціцца па гадзіннікавай стрэлцы. Змяняючы кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку і кантралюючы хуткасць, хуткасць кручэння ротара можна кантраляваць. Метад кіравання рухавіком шляхам пераключэння паміж гэтымі шасцю рэжымамі энергіі называецца '120-градусны кантроль энергіі '.

Малюнак 3: Пастаянныя магніты ротара будуць круціцца так, як быццам іх выцягнулі сінтэтычны магнітны паток, а ў выніку вал рухавіка будзе круціцца

Гладкая кручэнне пры дапамозе сінусоіднага кіравання

Далей, хоць кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку круціцца пад 120-градусным кантролем, ёсць толькі шэсць розных кірункаў. Напрыклад, калі вы змяніце 'напружаны рэжым 1 ' на мал. 3 да 'Сігнал пад напружання 2 ', кірунак сінтэтычнага магнітнага патоку зменіцца на 60 градусаў. Затым ротар будзе круціцца, як быццам прыцягнуты. Далей, змяніўшыся з 'напружанага рэжыму 2 ' да 'Рэжым пад напружання 3 ', кірунак сінтэтычнага магнітнага патоку зноў зменіцца на 60 градусаў. Ротар зноў будзе прыцягнуты да гэтай змены. Гэта з'ява паўтараецца. Рух стане жорсткім. Часам гэта дзеянне таксама будзе шумяць.

Гэта 'сінусоіднае кіраванне ', які выключае недахопы 120-градуснага кіравання і дасягае плаўнага кручэння. У 120-градусным кантролі магутнасці сінтэзаваны магнітны паток фіксуецца ў шасці кірунках. Ён кантралюецца так, каб ён пастаянна змяняўся. У прыкладзе на мал. 2-С, патокі, якія ўтвараюцца U і W, маюць аднолькавую велічыню. Аднак, калі U-Phase, V-фаза і W-фаза могуць быць лепш кантраляваны, кожная шпулькі можна зрабіць для стварэння магнітнага патоку розных памераў, а кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку можа быць дакладна кантраляваны. Карэкціруючы ток-памер кожнай з U-фазы, V-фазы і W-фазы, адначасова генеруецца сінтэзаваны магнітны паток. Кіруючы бесперапынным генерацыяй гэтага патоку, рухавік плаўна круціцца.

Малюнак 4: Сінуса кіравання сінусоід

Ток на 3 этапах можа кантраляваць для стварэння сінтэтычнага магнітнага патоку для бесперабойнага кручэння. Сінтэтычны магнітны паток можа быць згенераваны ў кірунку, які не можа быць створаны пры дапамозе 120-градуснага кіравання

Выкарыстоўваючы інвертар для кіравання рухавіком

А як наконт токаў на кожнай фазе U, V і W? Каб зрабіць гэта прасцей зразумець, падумайце пра кантроль за 120 градусаў і паглядзіце. Паглядзіце яшчэ раз на мал. 3. У напружаным рэжыме 1 ток цячэ ад U да W; У напружаным рэжыме 2 ток цячэ з U да V. Як вы бачыце, кожны раз, калі спалучэнне шпулек, у якіх змяняецца ток, кірунак стрэлак сінтэтычнага патоку таксама мяняецца.

Далей паглядзіце на рэжым 4 -га энергетыкі 4. У гэтым рэжыме ток цячэ з w да U, у зваротным кірунку рэжыму энергіі 1. DC Motors , пераключэнне такога кірунку, як гэта, ажыццяўляецца спалучэннем камутатара і пэндзляў. Аднак рухавікі BLDC не выкарыстоўваюць такі метад кантакту. Схема інвертара выкарыстоўваецца для змены кірунку току. Інвертарныя схемы звычайна выкарыстоўваюцца для кіравання рухавікамі BLDC.

Схема інвертара рэгулюе бягучае значэнне, змяняючы прыкладзенае напружанне ў кожнай фазе. Для рэгулявання напружання звычайна выкарыстоўваецца ШІМ (pulsewidthmodulation = мадуляцыя шырыні імпульсу). Калі суадносіны на высокім, можна атрымаць той жа эфект, што і павелічэнне напружання. Калі суадносіны памяншаецца, атрымліваецца той жа эфект, што і памяншэнне напружання (мал. 5).

Для таго, каб рэалізаваць ШІМ, зараз даступныя мікракампутары, абсталяваныя спецыяльным абсталяваннем. Для выканання сінусоіднага кіравання неабходна кантраляваць напружанне 3 этапаў, таму праграмнае забеспячэнне крыху больш складанае, чым 120 -градусны кантроль, дзе толькі 2 этапы зараджаюцца. Інвертар - гэта схема, неабходная для кіравання рухавіком BLDC. Інвертары таксама выкарыстоўваюцца ў рухавіках пераменнага току, але можна выказаць здагадку, што практычна ўсе рухавікі BLDC выкарыстоўваюцца ў хатніх прыборах 'інвертара.

Малюнак 5: Узаемасувязь паміж выхадам ШІМ і выходным напружаннем

Зменіце час у пэўны час, каб змяніць значэнне RMS напружання.

Чым даўжэй своечасова, тым бліжэй значэнне RMS да напружання, калі прымяняецца 100% напружанне (своечасова).

Motors BLDC з выкарыстаннем датчыкаў пазіцыі Прыведзеныя вышэй аглядам кіравання рухавікамі BLDC, якія змяняюць кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку, згенераванага шпулькамі, у выніку чаго пастаянныя магніты ротара змяняюцца адпаведна.

На самай справе, у прыведзеным апісанні ёсць яшчэ адзін момант, які не згадваецца. Гэта значыць, наяўнасць датчыкаў у рухавіках BLDC. Рухавікі BLDC кантралююцца ў спалучэнні з становішчам (кута) ротара (пастаянны магніт). Таму неабходны датчык для набыцця становішча ротара. Калі няма датчыка, каб ведаць кірунак пастаяннага магніта, ротар можа павярнуцца ў нечаканым кірунку. Гэта не так, калі ёсць датчык для прадастаўлення інфармацыі.

У табліцы 1 прыведзены асноўныя тыпы датчыкаў для выяўлення пазіцыі ў рухавіках BLDC. У залежнасці ад спосабу кіравання неабходныя розныя датчыкі. Для 120-градуснага кіравання энергетыкай, датчык эфекту залы, які можа ўводзіць сігнал кожныя 60 градусаў, каб вызначыць, якая фаза павінна быць падсілкоўвацца. З іншага боку, для 'вектарнага кіравання ' (апісана ў наступным раздзеле), які дакладна кантралюе сінтэзаваны магнітны паток, датчыкі высокай дакладнасці, такія як датчыкі кутняга або фотаэлектрычныя кадары, больш эфектыўныя.

Выкарыстанне гэтых датчыкаў дазваляе выявіць становішча, але ёсць некаторыя недахопы. Датчыкі менш устойлівыя да пылу, а абслугоўванне мае важнае значэнне. Дыяпазон тэмпературы, над якім яны могуць быць выкарыстаны, таксама памяншаецца. Выкарыстанне датчыкаў або даданне праводкі для гэтай мэты прымушае выдаткі расці, а датчыкі высокай дакладнасці па сваёй сутнасці дарагія. Гэта прывяло да ўвядзення метаду без датчыкаў '. Ён не выкарыстоўвае датчык для выяўлення пазіцыі, кантралюючы выдаткі і ліквідуе неабходнасць у тэхнічным абслугоўванні датчыкаў. Аднак з мэтай ілюстрацыі прынцыпу мяркуецца, што інфармацыя была атрымана з датчыка пазіцыі.

Тып датчыка	Асноўныя прыкладанні	Характарыстыкі
Датчык эфекту залы	120 -градусны кантроль над энергіяй	Набывае сігнал кожныя 60 градусаў. Нізкая цана. Не цеплааддача.
Аптычны кадавальнік	Сінусавы кантроль, вектарны кантроль	Існуе два тыпы: паступовы тып (вядомае адлегласць з першапачатковага становішча) і абсалютны тып (вядомы кут бягучага становішча). Дазвол высокі, але ўстойлівасць да пылу слабы.
Датчык кута	Сінусавы кантроль, вектарны кантроль	Высокае дазвол. Можна выкарыстоўваць нават у трывалых і жорсткіх умовах.

Табліца 1: Тыпы і характарыстыкі датчыкаў, якія спецыялізуюцца на выяўленні пазіцыі

Высокая эфектыўнасць захоўваецца ва ўсе часы вектарным кантролем

Кантроль сінусоіднай хвалі плаўна змяняе кірунак сінтэзаванага магнітнага патоку, зараджаючы 3 этапы, таму ротар будзе плаўна круціцца. 120-градусны кантроль электразабеспячэння пераключае 2 фазы U-фазы, V-фазы і W-фазы для павароту рухавіка, тады як сінусоідальны кантроль патрабуе дакладнага кантролю над токамі на 3 этапах. Больш за тое, кантрольнае значэнне - гэта значэнне пераменнага току, якое ўвесь час мяняецца, што робіць яго больш складаным у кіраванні.

Менавіта тут ідзе вектарны кантроль. Vector Control спрашчае кантроль, вылічыўшы значэнні пераменнага току трох фаз, як значэнні пастаяннага току дзвюх фаз шляхам трансфармацыі каардынат. Аднак разлікі вектарнага кіравання патрабуюць інфармацыі пра становішча ротара пры высокім дазволе. Існуе два метады выяўлення становішча, а менавіта метад з выкарыстаннем датчыкаў пазіцыі, такіх як фотаэлектрычныя кадары або датчыкі кутняга, і датчыкі, які экстрапалюе бягучыя значэнні кожнай фазы. Гэтая каардынатная трансфармацыя дазваляе непасрэдна кантраляваць бягучае значэнне, звязанае з крутоўным момантам (сілай кручэння), тым самым рэалізуючы эфектыўны кантроль без лішняга току.

Аднак вектарнае кіраванне патрабуе каардынатнай трансфармацыі з выкарыстаннем трыганаметрычных функцый або складанай апрацоўкі разліку. Такім чынам, у большасці выпадкаў мікракампутары з высокай вылічальнай магутнасцю выкарыстоўваюцца ў якасці кантрольных мікракампутараў, такіх як мікракампутары, абсталяваныя FPU (з плаваючай кропкай).

Бруточны рухавік пастаяннага току (BLDC: BESSELSEDIRECTCURRENTMOTOR), таксама вядомы як электронны рухавік (ECM або EC Motor) або сінхронны рухавік пастаяннага току, з'яўляецца тыпам сінхроннага рухавіка, які выкарыстоўвае электразабеспячэнне пастаяннага току (DC).

Бяскошны рухавік пастаяннага току (BLDC: Брутавы прамое ток рухавіка) па сутнасці з'яўляецца пастаянным сінхронным рухавіком магніта з зваротнай сувяззю, якая выкарыстоўвае ўвод харчавання пастаяннага току і інвертар для пераўтварэння ў трохфазны блок харчавання пераменнага току. А Бяскошны рухавік (BLDC: Бруточны рухавік DirectCurrent)-гэта самастойна камунікаваны тып (пераключэнне самакіравання) і таму з'яўляецца больш складаным для кіравання.

https://www.holrymotor.com/brushless-motors.html

Кіраванне рухавіком BLDC (BESSELSEDIRECTCURRENTMOTOR) патрабуе ведаў пра становішча ротара і механізм, з дапамогай якога рухавік выпраўляецца і кіруецца. Для кантролю хуткасці закрытага цыкла існуе два дадатковыя патрабаванні, вымярэнне хуткасці/ рухавіка ротара і сігналу ШІМ для кіравання магутнасцю хуткасці рухавіка.

Motors BLDC (BleslessDirectCurrentMotor) можа выкарыстоўваць абодва бакавыя, альбо ў цэнтры, выраўнаваныя сігналы ШІМ у залежнасці ад патрабаванняў прыкладання. Большасць прыкладанняў, якія патрабуюць толькі аперацыі па змене хуткасці, будуць выкарыстоўваць шэсць асобных бакавых сігналаў ШІМ. Гэта забяспечвае найбольшае дазвол. Калі прыкладанне патрабуе пазіцыянавання сервера, тармажэння энергіі або адмены магутнасці, рэкамендуюцца дадатковыя сігналы, якія выводзяцца ў цэнтры, рэкамендуюцца.

Каб адчуць становішча ротара, Motors BLDC (BleslessDirectCurrentMotor) выкарыстоўваюць датчыкі эфекту залы, каб забяспечыць абсалютнае зандзіраванне становішча. Гэта прыводзіць да выкарыстання большай колькасці правадоў і больш высокіх выдаткаў. Безумоўна, кантроль BLDC выключае неабходнасць у датчыках залы і замест гэтага выкарыстоўвае электрамантатыўную сілу рухавіка (электраматыўная сіла) для прагназавання становішча ротара. Без датчыка кіравання мае вырашальнае значэнне для недарагіх прыкладанняў з пераменнай хуткасцю, такіх як вентылятары і помпы. Для кампрэсараў халадзільніка і кандыцыянера таксама неабходны без датчыка кіравання, калі выкарыстоўваюцца рухавікі BLDC (бессаромныя рухавікі на прамым току).

Ёсць усе віды рухавікоў, а рухавік BLDC - самы ідэальны рухавік хуткасці, даступны сёння. Ён спалучае ў сабе перавагі рухавікоў пастаяннага току і рухавікоў пераменнага току, з добрай карэкціроўкай рухавікоў пастаяннага току і перавагамі рухавікоў пераменнага току, такіх як простая структура, адсутнасць іскрынкі, надзейная праца і лёгкае абслугоўванне. Такім чынам, ён вельмі папулярны на рынку і шырока выкарыстоўваецца ў аўтамабільнай, хатняй тэхніцы, прамысловым абсталяванні і іншых палях.

Бяскошны рухавік пастаяннага току пераадольвае прыроджаныя дэфекты рухавіка Brush DC і замяняе механічны камутатар электронным камутатарам, таму бессаромны рухавік пастаяннага току мае характарыстыкі рухавіка пастаяннага току з добрымі характарыстыкамі рэгулявання хуткасці, а таксама мае перавагі рухавіка пераменнага току з простай структурай, адсутнасць іскрыцкіх іскрыроў, надзейнай працы і простага абслугоўвання.

Бяскошны рухавік пастаяннага току (BleslessDirectCurrentMotor) - самы ідэальны рухавік кіравання хуткасцю. Ён спалучае ў сабе перавагі рухавікоў пастаяннага току і рухавікоў пераменнага току, з добрай карэкціроўкай рухавікоў пастаяннага току і перавагамі рухавікоў пераменнага току, такіх як простая структура, адсутнасць спаборніцтваў, надзейная праца і лёгкае абслугоўванне.

Бесказлічы прамы ток рухавік (бесклапотны DirectCurrentMotor) Гісторыя распрацоўкі

Бескаручныя рухавікі пастаяннага току распрацаваны на аснове рухавікоў пэндзля, і іх структура больш складаная, чым маторы. Бяскошны рухавік пастаяннага току складаецца з рухальнага цела і кіроўцы. У адрозненне ад маторанага рухавіка пастаяннага току, бессаромны рухавік пастаяннага току (BleslessDirectCurrentMotor) не выкарыстоўвае механічную прыладу пэндзля, але прымае сінхронны магнітны сінхронны магнітны сінхронны сінхронны магнітнага магніта і замяняе датчык, і выкарыстоўвае неодым-жалера ў якасці пастаяннага магнітавага матэрыялу ротара. (Варта адзначыць, што ў момант нараджэння электрарухавіка ў мінулым стагоддзі практычныя рухавікі, якія ўзніклі, былі з бессэнсоўнай формы.)

1740 -я гады: пачатак вынаходкі электрарухавіка

Раннія мадэлі электрычнага рухавіка ўпершыню з'явіліся ў 1740 -х гадах праз працу шатландскага навукоўца Эндру Гордана. Іншыя навукоўцы, такія як Майкл Фарадэй і Джозэф Генры, працягвалі развіваць раннія рухавікі, эксперыментуючы з электрамагнітнымі палямі і выявіўшы, як пераўтварыць электрычную энергію ў механічную энергію.

1832: вынаходніцтва першага рухавіка DC Commutator

Першы рухавік пастаяннага току, які мог бы забяспечыць дастатковую магутнасць для кіравання машынамі, быў вынайдзены брытанскім фізікам Уільямам Стэрджэн у 1832 годзе, але яго прымяненне было моцна абмежавана з -за яго нізкай магутнасці, якая па -ранейшаму была тэхнічна недапрацаванай.

1834: Пабудаваны першы сапраўдны электрычны рухавік

Па слядах Стэрджэн, Томас Дэвенпорт з Вермонта, ЗША, увайшоў у гісторыю, прыдумляючы першы афіцыйны электрычны рухавік, які працуе на батарэі ў 1834 годзе. Гэта быў першы электрычны рухавік з дастатковай магутнасцю для выканання сваёй задачы, і яго вынаходніцтва было выкарыстана для харчавання дробнага друку.

Запатэнтаваны рухавік HOMAS і EMILY DAVENPORT

1886: вынаходніцтва практычнага рухавіка пастаяннага току    

У 1886 г. быў уведзены першы практычны рухавік пастаяннага току, які мог бы працаваць з пастаяннай хуткасцю з зменнай вагой. Франкжуліян Спраг быў яго вынаходнікам.

Утыліта Фрэнка Джуліяна Спрагэ '

Варта адзначыць, што рухавік утыліты ўяўляў сабой бессальковую форму асінхроннага рухавіка пераменнага пераменнага току, які не толькі ліквідуе іскры і страты напружання на абмоцкіх тэрміналах, але і дазваляла забяспечваць магутнасць з пастаяннай хуткасцю. Аднак асінхронны рухавік меў шмат непераадольных дэфектаў, так што развіццё рухальнай тэхналогіі было павольным.

1887: рухавік індукцыі пераменнага току запатэнтаваны

У 1887 годзе Nikola Tesla вынайшала рухавік індукцыі пераменнага току (AcinductionMotor), які ён паспяхова запатэнтаваў праз год. Ён не быў прыдатным для выкарыстання ў дарожных транспартных сродках, але пазней быў адаптаваны інжынерамі Westinghouse. У 1892 годзе быў распрацаваны першы практычны індукцыйны рухавік з наступным верціцца ротарам, які зрабіў рухавік прыдатным для аўтамабільных прыкладанняў.

1891: Распрацоўка трохфазнага рухавіка

У 1891 годзе General Electric пачаў развіццё трохфазнага індукцыйнага рухавіка (трохфасемотор). Для выкарыстання канструкцыі рана-ротара ў 1896 г. GE і Westinghouse падпісалі пагадненне аб перакрыжаванні.

1955: Пачатак эпохі бессальталагічнага рухавіка DC

У 1955 годзе ЗША в. Харысан і іншыя ўпершыню падалі заяўку з дапамогай транзістарнай лініі камутацыі замест патэнта на маторыку маторнай шчоткі пастаяннага току, афіцыйна адзначаючы нараджэнне сучаснага бесклапотнага рухавіка пастаяннага току (BleslessDirectCurrentMotor). Аднак у той час не было прылады выяўлення руху рухавіка ротара, рухавік не меў магчымасці запусціць.

1962: Першы бессаромны рухавік пастаяннага току (BLDC) быў вынайдзены дзякуючы авансу ў цвёрдацельных тэхналогіях у пачатку 1960-х. У 1962 годзе Tgwilson і Phtrickey вынайшлі першы рухавік BLDC, які яны назвалі 'цвёрдацельным рухавіком DC '. Ключавы элемент Бескарысны рухавік заключаўся ў тым, што ён не патрабуе фізічнага камутатара, што робіць яго самым папулярным выбарам для камп'ютэрных дыскаў, робатаў і самалётаў.

Яны выкарыстоўвалі элементы залы, каб выявіць становішча ротара і кантраляваць змену фазы абмоткі току, каб зрабіць бессаромныя рухавікі пастаяннага току практычнымі, але былі абмежаваныя магутнасцю транзістара і адносна нізкай рухальнай магутнасцю.

1970 -я для цяперашняга часу: Хуткае развіццё бесперашкодных рухальных прыкладанняў пастаяннага току

З 1970-х гадоў з з'яўленнем новых паўправадніковых прылад (напрыклад, GTR, MOSFET, IGBT, IPM), хуткай распрацоўкі тэхналогіі кіравання камп'ютэрам (мікракантролер, DSP, тэорыі новага кіравання), а таксама высокапрадукцыйны рэдкі магнітны матэрыял (напрыклад, самарыум-кобальт, Neodymium-Boron), безумоўна, безвужальны магнітны магнітны матэрыял (напрыклад, самарыум-маторык (напрыклад, салярны магнітны магнітны рэжым (без улічоўнага магнітаматычнага магніта (напрыклад, сатаматычны магнітны магніт-магніт (саматорны магнітны магніт-магніт (саматорны магнітны магніт-магніт (саматорны магнітны магніт (саматорны магнітны магніт (саматорны магніт-магніт (самоторны магнітны магніт (самоторны магнітны рэжым (пружаны дыплом). быў хутка распрацаваны. Брото безабарона DirectCurrentMotor) быў хутка распрацаваны, і ёмістасць павялічваецца. Прамысловае развіццё, якое кіруецца тэхналогіямі, з увядзеннем MAC Classic Bressic DC Motor і яго кіроўцам у 1978 годзе, а таксама даследаванні і распрацоўкі квадратнай хвалі Бескаручны рухавік і бессародны рухавік з сінусоіднай хвалі ў 80-х, бесклапотныя рухавікі сапраўды пачалі ўваходзіць у практычную стадыю і атрымліваць хуткае развіццё.

Бесказлітны рухавік пастаяннага току Агульная структура і прынцып

Бяскошны рухавік пастаяннага току (BleslessDirectCurrentMotor) складаецца з сінхроннага рухавіка і драйвера, які з'яўляецца тыповым мехатронным прадуктам. Статар абмоткі сінхроннага рухавіка ў асноўным вырабляецца ў трохфазную сіметрычнае зорнае злучэнне, якое вельмі падобна на трохфазны асінхронны рухавік.

Структура сістэмы кіравання BLDCM ўключае ў сябе тры асноўныя часткі: рухальнае цела, ланцуг кіравання і кантроль. У працэсе працы збіраецца і апрацоўваецца інфармацыяй аб напружанні рухавіка, току і ротара, каб стварыць адпаведныя сігналы кіравання, а прывадны ланцуг рухае рухальным целам пасля атрымання сігналаў кіравання.

Бяскошны рухавік пастаяннага току (безабаронны DirectCurrentMotor) у асноўным складаецца з статара з абмоткамі шпулек, ротара з пастаяннага магнітнага матэрыялу і датчыка становішча. Датчык становішча, як патрабуецца, таксама можа быць не наладжаны.

Статар

Структура статара рухавіка BLDC падобная на структуру індукцыйнага рухавіка. Ён складаецца з складзеных сталёвых ламінацый з восевымі пазы для абмоткі. Абмоткі ў BLDC некалькі адрозніваюцца ад тых, хто знаходзіцца ў звычайных індукцыйных рухавіках.

Рухавік BLDC рухавік

Звычайна большасць рухавікоў BLDC складаецца з трох абмотак статара, падлучаных у зорцы альбо 'y ' (без нейтральнай). Акрамя таго, на аснове ўзаемасувязі шпулек, абмоткі статара таксама дзеляцца на трапецападобны і сінусоідны рухавік.

Зваротная электрарухальная сіла BLDC зваротная сіла

У трапецападобным рухавіку як ток прывада, так і электраруматыўная сіла маюць трапецападобную форму (сінусоідальны ў выпадку сінусоіднага рухавіка). Звычайна рухавікі ацэньваюцца ў 48 В (ці менш) у аўтамабільнай і робататэхніцы (гібрыдныя аўтамабілі і робаты).

Ротар

Частка ротара рухавіка BLDC складаецца з пастаянных магнітаў (звычайна рэдкіх земляных сплаваў магнітаў, такіх як Neodyium (ND), Samarium Cobalt (SMCO) і неадымавы жалезны бор (NDFEB).

У залежнасці ад прымянення, колькасць слупоў можа вар'іравацца ад двух да васьмі, пры гэтым паўночны полюс (N) і паўднёвы полюс (ы) размешчаны па чарзе. На дыяграме ніжэй прыведзены тры розныя кампазіцыі магнітных слупоў.

(а) Магніт змяшчаецца на перыферыі ротара.

(б) Ротар пад назвай электрамагнетычна ўбудаваны ротар, у якім прамавугольны пастаянны магніт убудаваны ў ядро ротара.

(c) Магніт устаўлены ў ядро ротара. 

Датчык становішча ротара BLDC (датчык залы)

Паколькі ў рухавіках BLDC няма пэндзляў, камутацыя кантралюецца ў электронным выглядзе. Для таго, каб паварочваць рухавік, абмоткі статара павінны быць падсілкаваны паслядоўна, а становішча ротара (г.зн. паўночныя і паўднёвыя полюсы ротара) павінны быць вядомыя, каб дакладна зарадзіць пэўны набор абмотак статара.

Датчыкі становішча з выкарыстаннем датчыкаў залы (якія працуюць на прынцыпе эфекту залы), звычайна выкарыстоўваюцца для выяўлення становішча ротара і пераўтварэння яго ў электрычны сігнал. Большасць рухавікоў BLDC выкарыстоўваюць тры датчыкі залы, якія ўбудаваны ў статар, каб выявіць становішча ротара.

Датчыкі залы - гэта тып датчыка на аснове эфекту залы, які ўпершыню быў выяўлены ў 1879 годзе амерыканскай фізічнай залай у металічных матэрыялах, але не выкарыстоўваўся, таму што эфект залы ў металічных матэрыялах быў занадта слабым. З развіццём паўправадніковых тэхналогій пачаў выкарыстоўваць паўправадніковыя матэрыялы для атрымання кампанентаў залы, дзякуючы эфекту залы з'яўляецца значным і прымяняецца і распрацавана. Датчык залы - гэта датчык, які генеруе выходны імпульс напружання, калі праходзіць пераменнае магнітнае поле. Амплітуда імпульсу вызначаецца сілай поля магнітнага поля ўзбуджэння. Такім чынам, датчыкі залы не патрабуюць знешняга блока харчавання.

Выхад датчыка залы будзе высокім ці нізкім у залежнасці ад таго, ці з'яўляецца Паўночны полюс ротара паўднёвым полюсам ці каля Паўночнага полюса. Спалучаючы вынікі трох датчыкаў, можна вызначыць дакладную паслядоўнасць энергіі.

Unlike brushed DC motors, where the stator and rotor are completely reversed, the armature windings are set on the stator side and high-quality permanent magnet material is set on the rotor side, the motor body structure of the BLDCM consists of the stator armature windings, the permanent magnet rotor, and the position sensors, and the three-phase windings are arranged uniformly in the stator space of the motor, with a difference of 120 ° электрычнага кута паміж фазамі адпаведна. Гэтая структура адрозніваецца ад чыста матага рухавіка пастаяннага току і падобная на структуру абмоткі статара рухавіка пераменнага току, але сіла пераменнага току квадратнай хвалі пастаўляецца ў рухавік прывадным контурам пры яго працы.

BLDCM выбірае поўны мост, трохфазны, зорны, шасцігадовы, два-два рэжыму праводнасці, у якім два MOSFET адначасова падсілкоўваюцца ў прывадным ланцугу, і, адпаведна, двухфазныя абмоткі статара ў целе рухавіка ўзмацняюцца ў серыі. Кожнае змяненне электронных фаз адзін раз, магнітны дынамічны патэнцыял статара FA, які перайшоў на 60 ° Касмічны электрычны кут, з'яўляецца крокам магнітнага дынамічнага патэнцыялу, інтэрвалу электрычнага кута 60 °, ФА зрабіла скачок. Хоць ротар пастаянна круціцца, але рэжым кручэння магнітнага імпульсу статара - гэта тып прыступкі, які адрозніваецца ад рэальнага сінхроннага рухавіка, які круціцца магнітны імпульс. Сярэдні максімальны электрамагнітны крутоўны момант t, моцны пастаянны ротар магніта бесперапыннага кручэння.

Прынцып працы Бяскошны рухавік пастаяннага току падобны на рухавік Brush DC. Закон аб сіле Ларэнца абвяшчае, што да таго часу, калі ў магнітным полі будзе змешчаны правадыр, які пераносіць ток, ён будзе падлягаць сіле. З -за сілы рэакцыі магніт будзе падвяргацца роўным і супрацьлеглым сілам. Калі праз шпульку праходзіць ток, генеруецца магнітнае поле, якое рухаецца магнітнымі палюсамі статара, а гомапаляры адштурхоўваюць адзін аднаго, а анізатропныя слупы прыцягваюць адзін аднаго. Калі кірунак току ў шпулькі пастаянна мяняецца, то слупы магнітнага поля, выкліканае ў ротары, таксама будуць пастаянна мяняцца, і тады ротар будзе круціцца ўвесь час пад дзеяннем магнітнага поля.

У рухавіках BLDC пастаянныя магніты (ротар) знаходзяцца ў руху, у той час як фіксаваны правадыр, які пераносіць ток (статар).

Дыяграма аперацыі рухавіка BLDC

Калі шпулька статара атрымлівае магутнасць ад харчавання, яна становіцца электрамагнітам і пачынае генераваць раўнамернае магнітнае поле ў паветраным зазоры. Перамыкач генеруе сігналу напружання пераменнага току з трапецападобнай формай, нягледзячы на тое, што блок харчавання з'яўляецца пастаянным харчаваннем. Ротар працягвае круціцца з -за сілы ўзаемадзеяння паміж электрамагнітным статарам і пастаянным магнітным ротарам.

Пераключыўшы абмоткі на высокія і нізкія сігналы, адпаведныя абмоткі ўзбуджаюцца як паўночныя і паўднёвыя полюсы. Пастаянны ротар магніта з паўднёвымі і паўночнымі слупамі выраўнаваны са старыямі, што прымушае рухавік круціцца.

Дыяграмы працы рухавіка BLDC для аднаразовых і двухполюсных рухавікоў BLDC

Бесказлітныя рухавікі пастаяннага току пастаўляюцца ў трох канфігурацыях: аднафазная, двухфазная і трохфазная. Сярод іх трохфазны BLDC з'яўляецца найбольш распаўсюджаным.

(3) метады кіравання рухавіком бесперашкоднага пастаяннага пастаяннага пастаяннага току

Метад кіравання Бяскошны рухавік пастаяннага току можна падзяліць на розныя метады кіравання ў адпаведнасці з рознымі катэгорыямі:

Згодна з формай прывада: прывад квадратнай хвалі, гэты метад прывада зручна рэалізаваць, лёгка рэалізаваць рухавік без кіравання датчыкам становішча.

Сінусоідальны прывад: Гэты метад прывада можа палепшыць эфект рухавіка і зрабіць выходны крутоўны момант аднастайнай, але працэс рэалізацыі адносна складаны. У той жа час, гэты метад мае SPWM і SVPWM (Space Vector PWM) двума спосабамі, SVPWM лепш, чым SPW.

(4) Перавагі і недахопы бессэнсоўнага рухавіка пастаяннага току

Перавагі:

▷   Высокая выходная магутнасць

▷ Невялікі памер і вага 

▷ Добрае рассейванне цяпла і высокая эфектыўнасць 

▷ Шырокі спектр працоўных хуткасцей і нізкі электрычны шум. 

▷ Высокая надзейнасць і нізкія патрабаванні да тэхнічнага абслугоўвання. 

▷ Высокая дынамічная рэакцыя 

▷ Нізкая электрамагнітная інтэрферэнцыя

Недастатковы:

▶ Электронны кантролер, неабходны для кіравання гэтым рухавіком, дарагі 

▶ Патрабуецца складаная схема прывада 

▶ Неабходныя датчыкі дадатковых пазіцый (FOC не выкарыстоўваецца)

5） Прымяненне бессэнсоўнага рухавіка пастаяннага току

Бяскошчныя рухавікі пастаяннага току шырока выкарыстоўваюцца ў розных патрэбах прымянення, такіх як прамысловы кантроль (бесправадныя рухавікі пастаяннага току гуляюць важную ролю ў прамысловай вытворчасці, такіх як тэкстыль, металургія, друк, аўтаматызаваныя вытворчыя лініі, станка з ЧПУ і г.д.), аўтамабільныя (рухавікі знаходзяцца ў шклоачышчальніках, сілавых дзвярах, аўтамабільных кандыцыянерах, вокнах харчавання і іншых частак аўтамабіля.) Машыны, жорсткія дыскі, дыскеты дыскавых дыскаў, фільмы і г.д. Безумоўна, рухавікі пастаяннага току. прыкладанні.

Адрозненні паміж бесчаснымі рухавікамі пастаяннага току і матаванымі рухавікамі пастаяннага току

Катэгорыя праектаў	Бесказачны рухавік пастаяннага току	Пэндзаль рухавік пастаяннага току
Структура	Пастаянны магніт у якасці ротара, электрычны прывад у якасці статара	Пастаянны магніт у якасці ротара, электрычны прывад у якасці статара
Намоткі і шпулькі	Характарыстыкі матавання рухавіка, доўгае жыццё, без умяшання, без тэхнічнага абслугоўвання, нізкага шуму, высокай цаны.	Цеплавое рассейванне
Добры	Бедны	Камутацыя
Электронны камутатар з электроннымі схемамі	Механічны кантакт паміж пэндзлем і выпрамнікам	Датчык становішча ротара
Элементы залы, аптычныя кадары і г.д.	Самаабсталяванне пэндзлямі	Самаабсталяванне пэндзлямі
Ануляванне	Змена паслядоўнасці пераключэння электроннай рулявой перадачы	Змена палярнасці напружання тэрмінала
Параўнанне пераваг і недахопаў	Добрыя механічныя і кантрольныя характарыстыкі, доўгае жыццё, без умяшання, нізкі голас, але больш высокія выдаткі.	Добрыя механічныя характарыстыкі і кантроль, высокі шум, электрамагнітнае ўмяшанне

Параўнанне бескультараў рухавікоў пастаяннага току і матавых рухавікоў пастаяннага току

Global Mainstream вытворцы BLDC Motor (Top10)

У цяперашні час вядучыя кампаніі ў галіне BLDC ўключаюць ABB, Amtek, Nidec, Minebea Group, Textronic, United Motion Technologies, Baldor Electronics, Паўночнаамерыканская электрычная кампанія, Schneider Electric і Regalbeloit Corporation.

Уводзіны ў бессаромны рухавік пастаяннага току

Бяскошны рухавік пастаяннага току (BLDC) - гэта тып сінхроннага рухавіка, у якім магнітнае поле, якое ўтвараецца статарам, і магнітнае поле, якое ўтвараецца ротарам, маюць аднолькавую частату. Ён шырока выкарыстоўваецца з-за яго пераваг высокай выходнай магутнасці, нізкага электрычнага шуму, высокай надзейнасці, высокай дынамічнай рэакцыі, менш электрамагнітных перашкод і лепшай хуткасці.

Бесказлітная структура рухавіка пастаяннага току

Структура а Бясстравы рухавік пастаяннага току паказаны ніжэй (у якасці прыкладу прарэзаны, знешні ротар, без датчыкаў):

Бяскошны рухавік складаецца з пярэдняй вечка, сярэдняй вечка, магніта, крэмніевага сталёвага ліста, эмаляванага дроту, падшыпніка, верціцца вала і задняй вечка. Сярод іх магніт, падшыпнік і верціцца вал складаюць ротар рухавіка; Статар рухавіка складаецца з крэмніевага сталёвага ліста і эмаляванага дроту. Пярэдняя вечка, сярэдняя вечка і задняя вечка складаюцца з абалонкі рухавіка. У наступнай табліцы апісаны важныя кампаненты:

	Кампаненты	Апісанне
Ротар	Магніт	Важны кампанент бессэнсоўнага рухавіка. Пераважная большасць параметраў прадукцыйнасці бессэнсоўнага рухавіка звязана з ім;
	Вось кручэння	Непасрэдна напружаная частка ротара;
	Апора	З'яўляюцца гарантыяй гладкай працы рухавіка; У цяперашні час большасць бессаромных рухавікоў выкарыстоўваюць падшыпнікі з глыбокімі канаўкамі;
Ротар	Крэмніевы сталёвы ліст	Сталёвы ліст крэмнію з'яўляецца важнай часткай прарэзанага рухавіка, галоўнай функцыяй з'яўляецца зніжэнне магнітнага супраціву і ўдзельнічаць у працы магнітнай схемы;
	Эмаляваны провад	Як напружанне правадыра абмоткі шпулькі; Дзякуючы чаргавальнай частаце і форме сігналу току, вакол статара ўтвараецца магнітнае поле, каб кіраваць ротарам для кручэння;

Апісанне ротара

Ротар а Бяскошны рухавік пастаяннага току (BLDC) вырабляецца з пастаянных магнітаў з некалькімі парамі слупоў, размешчаных па чарзе ў адпаведнасці з N- і S-полюсам (з удзелам параметраў Паляра).

Перасек ротара магніта

Апісанне статара

Статар а Бяскошны рухавік пастаяннага току (BLDC) складаецца з крэмніевага сталёвага ліста (малюнак ніжэй) са абмоткамі стата, размешчаных у слотах, выразаных восева ўздоўж унутранай восі (удзельнічае нумар параметраў асноўных слупоў (колькасць слотаў n)). Кожны абмотка статара складаецца з шэрагу шпулек, падлучаных адзін да аднаго. Звычайна абмоткі размяркоўваюцца ў трох звязаным зорным малюнку.

Патройны злучаныя зорныя шпулькі, у залежнасці ад таго, як злучаюцца шпулькі, абмоткі статара можна падзяліць на трапецападобны і сінусоідны абмотак. Розніца паміж імі ў асноўным заключаецца ў форме хвалі згенераванай электрарухатыўнай сілы. Як вынікае з назвы: Трапецападобная абмотка статара вырабляе электрарухальную сілу трапецыі, а сінусоідальная абмотка выклікае сінусоідальную электраматыўную сілу. Гэта паказана на малюнку ніжэй:   

PS: Калі рухавік пастаўляецца без нагрузкі, форма хвалі можна вымераць асцылографам.

02 Класіфікацыя бессэнсоўных рухавікоў пастаяннага току

Апісанне класіфікацыі рухавіка бессальлівага пастаяннага пастаяннага пастаяннага пастаяннага току

Бяскошны рухавік пастаяннага току (BLDC) у адпаведнасці з размеркаваннем ротара можна падзяліць на ўнутраны рухавік ротара, знешні рухавік ротара; У адпаведнасці з фазай прывада можна падзяліць на аднафазны рухавік, двухфазны рухавік, трохфазны рухавік (найбольш распаўсюджанае выкарыстанне); У залежнасці ад таго, датчык дзеліцца на сэнсарныя рухавікі і несенсарныя рухавікі, і гэтак далей; Існуе мноства класіфікацый рухавікоў, касмічнай прычыны, каб не быць тут, каб апісаць братоў, зацікаўленых у іх уласным разуменні.

Апісанне рухавіка ўнутранага і знешняга ротара

Бескаручныя рухавікі можна падзяліць на вонкавыя рухавікі ротара і ўнутраныя рухавікі ротара ў адпаведнасці са структурай радка ротара і статара (як паказана ніжэй).

Матор	Апісальны
Знешні рухавік ротара	Унутраная намотка падводнай шпулькі выконвае ролю статара, а пастаянныя магніты спалучаюцца з корпусам у якасці ротара; У агульнай запасе: ротар знаходзіцца звонку, а статар знаходзіцца ўнутры;
Унутраны рухавік ротара	Унутраныя пастаянныя магніты звязаны з валам у выглядзе ротара, напружанай намоткі шпулькі і абалонкі ў якасці статара. Звычайна: ротар унутры, статар звонку;

Розніца паміж унутраным і знешнім рухавіком ротара

У дадатак да розных паслядоўнасці ротара і статара, ёсць і адрозненні паміж унутранымі і знешнімі рухавікамі ротара:

Характарыстыкі	Унутраны рухавік ротара	Знешні рухавік ротара
Шчыльнасць магутнасці	Вышэйшы	Ніжэйшы
Хуткасць	Вышэйшы	Ніжэйшы
Ніжняя стабільнасць	Ніжэйшы	Вышэйшы
Каштаваць	Адносна вышэйшае адносна	Ніжэйшы
Цеплавое рассейванне	Пасрэдні	Яшчэ лепш
Пары на слупах	Меншы	Болей

03 Параметры рухавіка без бесклапотных пастаяннага току

Бесказяўленыя параметры рухавіка

Параметр	Апісанне
Намінальнае напружанне	Для бесправадных рухавікоў яны падыходзяць для вельмі шырокага спектру працоўных напружанняў, і гэты параметр - гэта працоўнае напружанне пры зададзеных умовах нагрузкі.
КВ Значэнне	Фізічнае значэнне: хуткасць у хвіліну пад 1В працоўным напружаннем, гэта значыць: хуткасць (без нагрузкі) = kv Значэнне * Працоўнае напружанне для бессэнсоўных рухавікоў са спецыфікацыямі памеру: 1. Колькасць паваротаў абмоткі вялікае, значэнне KV нізкае, максімальны выхадны ток невялікі, а крутоўны момант вялікі; 2. Менш абаротаў абмоткі, высокага значэння KV, максімальнага выхаднога току, невялікі крутоўны момант;
Крутоўны момант і хуткасць	Крутоўны момант (момант, крутоўны момант): крутоўны момант, які ўтвараецца ротарам у рухавіку, можа быць выкарыстаны для кіравання механічнай нагрузкай; Хуткасць: хуткасць рухавіка ў хвіліну;
Максімальны ток	Максімальны ток, які можа вытрымліваць і працаваць бяспечна
Структура карыта	Колькасць асноўных слупоў (колькасць слотаў n): колькасць слотаў сталёвага сталёвага ліста статара; Колькасць магнітных сталёвых слупоў (нумар полюса P): колькасць магнітнай сталі на ротары;
Індуктыўнасць статара	Індуктыўнасць на абодвух канцах статара абмоткі рухавіка ў стане спакою
Супраціў статара	Супраціў пастаяннага току кожнай фазавай абмоткі рухавіка пры 20 ℃
Супраціў пастаяннага току кожнай фазавай абмоткі рухавіка пры 20 ℃	У зададзеных умовах, калі рухальная абмотка адкрыта, значэнне лінейнай электрарухальнай сілы, якая ўтвараецца ў абмортванні арматуры на адзінку хуткасці

Кіраванне рухавіком BLDC

Алгарытмы кіравання рухавіком BLDC

Бескаручныя рухавікі маюць тып самааддачы (пераключэнне самакіравання) і таму больш складаныя для кіравання.

Кіраванне рухавіком BLDC патрабуе ведаў пра становішча ротара і механізм, з дапамогай якога рухавік падвяргаецца кіраванню выпраўлення. Для кантролю хуткасці закрытага цыкла існуе два дадатковыя патрабаванні, гэта значыць вымярэння хуткасці/ або сігналаў рухавіка ротара і сігналаў ШІМ для кіравання магутнасцю хуткасці рухавіка.

Motors BLDC могуць мець абодва бакавых сігналаў, якія выраўнаваны ў цэнтры, у залежнасці ад патрабаванняў прыкладання. Большасць прыкладанняў патрабуе толькі аперацыі па змене хуткасці і будзе выкарыстоўваць 6 асобных бакавых сігналаў ШІМ.

Гэта забяспечвае найбольшае дазвол. Калі прыкладанне патрабуе пазіцыянавання сервера, тармажэння энергіі або адмены магутнасці, рэкамендуюцца дадатковыя сігналы, якія выводзяцца ў цэнтры, рэкамендуюцца. Каб адчуць становішча ротара, рухавікі BLDC выкарыстоўваюць датчыкі эфекту залы для забеспячэння абсалютнага зандзіравання становішча. Гэта прыводзіць да выкарыстання большай колькасці правадоў і больш высокіх выдаткаў. Безумоўна, кантроль BLDC выключае неабходнасць у датчыках залы і замест гэтага выкарыстоўвае электрамантатыўную сілу рухавіка (электраматыўная сіла) для прагназавання становішча ротара. Без датчыка кіравання мае вырашальнае значэнне для недарагіх прыкладанняў з пераменнай хуткасцю, такіх як вентылятары і помпы. Датчыка кіравання таксама патрабуецца для халадзільнікаў і кандыцыянераў, калі выкарыстоўваюцца рухавікі BLDC.

Устаўка часу і дабаўкі без загрузкі

Большасць рухавікоў BLDC не патрабуюць дадатковага ШІМ, устаўкі часу без нагрузкі або кампенсацыі часу без нагрузкі. Адзіныя прыкладанні BLDC, якія могуць запатрабаваць гэтых функцый, - гэта высокапрадукцыйныя серварухавікі BLDC, сінусоіды ўзбуджаныя рухавікі BLDC, бессаромны пераменнага току або сінхронныя рухавікі ПК.

Алгарытмы кіравання

Шмат розных алгарытмаў кіравання выкарыстоўваюцца для забеспячэння кіравання рухавікамі BLDC. Звычайна сілавыя транзістары выкарыстоўваюцца ў якасці лінейных рэгулятараў для кіравання напружаннем рухавіка. Такі падыход не з'яўляецца практычным пры кіраванні рухавікамі з высокай магутнасцю. Маторы з высокай магутнасцю павінны кантраляваць ШІМ і патрабуюць мікракантролера, каб забяспечыць функцыі запуску і кіравання.

Алгарытм кіравання павінен забяспечыць наступныя тры функцыі:

Напружанне ШІМ для кіравання хуткасцю рухавіка

Механізм выпраўлення і зносін рухавіка

Метады прагназавання становішча ротара з выкарыстаннем датчыкаў зваротнай электрарухальнай сілы або залы

Мадуляцыя шырыні імпульсу выкарыстоўваецца толькі для прымянення зменнага напружання да рухальных абмотак. Эфектыўнае напружанне прапарцыйна працоўным цыклу ШІМ. Пры атрыманні належнай камутацыі выпрамніка, характарыстыкі хуткасці крутоўнага моманту BLDC такія ж, як і наступныя рухавікі пастаяннага току. Для кіравання хуткасцю і пераменным крутоўным момантам рухавіка можна выкарыстоўваць пераменнае напружанне.

Камутацыя сілавога транзістара дазваляе адпаведнай абмове ў статары генераваць найлепшы крутоўны момант у залежнасці ад становішча ротара. У рухавіку BLDC MCU павінен ведаць становішча ротара і мець магчымасць зрабіць камутацыю ў патрэбны час.

Маторная трапецыя BLDC Commutation

Адзін з самых простых метадаў для Бясстрабныя рухавікі пастаяннага току павінны выкарыстоўваць тое, што называюць трапецападобнай камутацыяй.

Спрошчаная блок -схема кантролера лесвіцы для рухавікоў BLDC на гэтай схематычнай дыяграме

У гэтай схеме ток кантралюецца парай рухальных клем адначасова, а трэці рухальны тэрмінал заўсёды ў электронным выглядзе адключаецца ад блока харчавання.    

Тры прылады залы, убудаваныя ў вялікі рухавік, выкарыстоўваюцца для прадастаўлення лічбавых сігналаў, якія вымяраюць становішча ротара ў сектары 60 градусаў і прадастаўляюць гэтую інфармацыю на кантролеры рухавіка. Паколькі паток току роўны двума абмоткамі адначасова і нуль на трэцім, гэты метад вырабляе бягучы касмічны вектар з агульным толькі адным з шасці напрамкаў. Па меры кіравання рухавіком ток на рухальных тэрміналах электрычна пераключаецца (выпраўленая камутацыя) адзін раз на 60 градусаў павароту, таму бягучы касмічны вектар заўсёды знаходзіцца ў бліжэйшым зруху фазы 90 градусаў ад фазы, які змяняецца ў 90 градусаў, зрух ад 90 градусаў ад фазы, якая змяняецца на 90 градусаў, пераходзіць на 90 -градусную змену ад 90 -градуснага зруху ад 90 градусаў, які знаходзіцца ў 90 градусах, змяняецца на 90 -градусную змену ад 90 градусаў ад 90 -градусных зрухаў ад 90 градусаў, які знаходзіцца ў 90 градусах.

30 градуснай пазіцыі

Трапецападобны кантроль: форма прывада і крутоўны момант пры выпрамшчыку

Такім чынам, току хвалі ў кожнай абмоткай з'яўляецца трапецападобнай, пачынаючы з нуля і пераходзіць да станоўчага току, чым нуль, а потым адмоўны ток. Гэта стварае бягучы касмічны вектар, які падыдзе да збалансаванага кручэння, калі ён падымаецца ў 6 розных кірунках, калі ротар круціцца.

У рухальных прыкладаннях, такіх як кандыцыянеры і халадзільнікі, выкарыстанне датчыкаў залы не з'яўляецца пастаянным. Для дасягнення аднолькавых вынікаў могуць быць выкарыстаны зваротныя датчыкі, выкліканыя невядомымі абмоткамі.

Такія трапецападобныя сістэмы прывада вельмі часта сустракаюцца з -за прастаты іх кантрольных схем, але яны пакутуюць ад праблем з пульсацыяй крутоўнага моманту падчас выпраўлення.

Сінусоідальная выпраўленая камутацыя для рухавікоў BLDC

Трапецападобная выпростная камутацыя недастаткова для забеспячэння збалансаванага і дакладнага кіравання рухавіком BLDC. Гэта галоўным чынам таму, што крутоўны момант, які ўтвараецца ў трохфазным Бескаручны рухавік (з сінусоіднай хвалі электраматыўнай сілай) вызначаецца наступным ураўненнем:

Крутоўны момант паваротнага вала = kt [irsin (o)+issin (o+120)+itsin (o+240)]

Дзе: o - электрычны кут верціцца валу KT - гэта пастаянная крутоўны момант рухавіка, і гэта для фазавага току, калі фазавы ток сінусоідны: ir = i0sino; Is = i0sin (+120o); Гэта = i0sin (+240o)

Атрымаецца: крутоўны момант паваротнага вала = 1,5i0 * kt (пастаянная незалежна ад кута верціцца валу)

Сінусоідальны выпрамнік, які ўчыніў бесчасны кантролер рухавіка, імкнецца кіраваць трыма рухальнымі абмоткамі з трыма токамі, якія плаўна змяняюцца сінусоідна, калі рухавік круціцца. Звязаныя з імі фазы гэтых токаў выбіраюцца такім чынам, што яны будуць вырабляць гладкія касмічныя вектары току ротара ў напрамках, артаганальных да ротара з інварыянтамі. Гэта выключае пульсацыю крутоўнага моманту і рулявыя імпульсы, звязаныя з паўночным кіраваннем.

Для таго, каб стварыць гладкую сінусоідную мадуляцыю рухавіка, калі рухавік круціцца, патрабуецца дакладнае вымярэнне становішча ротара. Прылады залы забяспечваюць толькі прыблізнае разлік становішча ротара, што для гэтай мэты недастаткова. Па гэтай прычыне патрабуецца вуглавая зваротная сувязь з энкодера або аналагічнага прылады.

Спрошчаная блок -схема кантролера рухавіка BLDC сінуса

Паколькі намотныя токі павінны быць аб'яднаны, каб вырабляць гладкі касмічны вектар пастаяннага ротара, і паколькі кожны з абмотак статара размешчаны пад вуглом 120 градусаў адзін ад аднаго, токі ў кожным дроценым беразе павінны быць сінусоіднымі і мець фазавы зрух у 120 градусаў. Інфармацыя пра становішча з кадара выкарыстоўваецца для сінтэзацыі двух сінусоідных хваль са зрухам фазы ў 120 градусаў паміж імі. Затым гэтыя сігналы памнажаюцца на каманду крутоўнага моманту так, каб амплітуда сінусоіднай хваляй прапарцыйная неабходнаму крутоўнаму моманту. У выніку дзве каманды сінусоідных токаў правільна паэтапна, што стварае кручэнне верціцца вектара току ў артаганальным кірунку.

Сігналы сігналізацыі сінусоіднага току выводзяць пару кантролераў PI, якія мадулююць ток у двух адпаведных абмотках рухавіка. Ток у трэцім абмотку ротара - гэта адмоўная сума кіраваных намотных токаў, і таму іх нельга кантраляваць асобна. Выхад кожнага кантролера PI адпраўляецца ў модулятар ШІМ, а затым на выхадны мост і два рухальныя клемы. Напружанне, якое прымяняецца да трэцяга рухальнага тэрмінала, атрымана з адмоўнай сумы сігналаў, якія прымяняюцца да першых двух абмотак, якія належным чынам выкарыстоўваюцца для трох сінусоідных напружанняў, размешчаных на 120 градусаў адзін ад аднаго.

У выніку фактычная форма сігналу выходнага току дакладна адсочвае сінусоідальны сігнал каманднага току, і ў выніку ў выніку вектарнага вектара прасторы плаўна круціцца, каб быць колькасна стабілізаванымі і арыентаванымі ў патрэбным кірунку.

Вынік рулявога сінусоіднага выпраўлення стабілізаванага кантролю не можа быць дасягнуты трапецападобным кіраваннем выпрамніка ў цэлым. Аднак з -за высокай эфектыўнасці пры нізкай хуткасці рухавіка ён будзе аддзяляцца пры высокай хуткасці рухавіка. Гэта звязана з тым, што па меры павелічэння хуткасці бягучы кантролер вяртання павінен адсочваць сінусоідальны сігнал павелічэння частоты. У той жа час яны павінны пераадолець электрарухальную сілу рухавіка, якая павялічваецца ў амплітудзе і частаце па меры павелічэння хуткасці.

Паколькі кантролеры PI маюць абмежаваны ўзмацненне і частата рэагавання, парушэнні, якія інварыянтныя па часе ў бягучым цыкле кіравання будуць выклікаць фазавыя адставанні і атрымаць памылкі ў току рухавіка, якія павялічваюцца з большай хуткасцю. Гэта будзе перашкаджаць кірунку бягучага касмічнага вектара ў дачыненні да ротара, што выклікае зрушэнне з боку квадратуры.

Калі гэта адбываецца, менш крутоўнага моманту можа быць выраблена пэўнай колькасцю току, таму для падтрымання крутоўнага моманту патрабуецца больш току. Эфектыўнасць памяншаецца.

Гэта зніжэнне будзе працягвацца па меры павелічэння хуткасці. У нейкі момант фазавы зрушэнне току перавышае 90 градусаў. Калі гэта адбываецца, крутоўны момант памяншаецца да нуля. Дзякуючы спалучэнню сінусоіднай, хуткасць у гэты момант вышэй прыводзіць да адмоўнага крутоўнага моманту і таму не можа быць рэалізаваны.

Алгарытмы кіравання рухавіком пераменнага току

Скалярнае кіраванне

Скалярнае кіраванне (або V/HZ Control) - просты спосаб кіравання хуткасцю каманднага рухавіка

Устойлівая мадэль кіравання рухавіка ў асноўным выкарыстоўваецца для атрымання тэхналогіі, таму пераходная прадукцыйнасць немагчымая. У сістэме няма бягучага цыкла. Для кіравання рухавіком трохфазны блок харчавання вар'іруецца толькі па амплітудзе і частаце.

Кантроль вектара або кантроль арыентацыі магнітнага поля

Крутоўны момант у рухавіку вар'іруецца ў залежнасці ад магнітных палёў і пікаў ротара, калі два палі артаганальныя адзін аднаму. У скалярным кіраванні кут паміж двума магнітнымі палёнымі палямі значна змяняецца.

Vector Control атрымоўваецца зноў стварыць артаганальнасць у рухавіках пераменнага току. Для таго, каб кантраляваць крутоўны момант, кожны генеруе ток ад згенераванага магнітнага патоку для дасягнення спагадлівасці машыны пастаяннага току. Вектарны кантроль рухавіка, які кіруецца пераменным токам, падобны на кіраванне асобна ўзбуджаным рухавіком пастаяннага току.

У рухавіку пастаяннага току энергія магнітнага поля φf, якое ўтвараецца ў выніку ўзбуджэння, калі з'яўляецца артаганальным да патоку арматуры φA, які ўтвараецца ў току арматуры IA. Гэтыя магнітныя палі развязваюцца і стабілізуюцца адносна адзін аднаго. У выніку, калі ток арматуры кантралюецца для кантролю крутоўнага моманту, энергія магнітнага поля застаецца не закранай, і рэалізуецца больш хуткі пераходны адказ.

Палявы арыентаваны кантроль (FOC) трохфазнага рухавіка пераменнага току складаецца з імітацыі працы рухавіка пастаяннага току. Усе кантраляваныя зменныя матэматычна ператвараюцца ў пастаянны ток замест пераменнага току. Яго мэтавы незалежны крутоўны момант кіравання і паток.

Існуе два метады кіравання поляй арыентацыі (FOC): Direct FOC: Напрамак магнітнага поля ротара (ROTORFLUXANGLE) разлічваецца непасрэдна шляхам назіральніка патоку ўскоснага FOC: кірунак магнітнага поля ротара (RotorFluxAngle) атрымліваецца ўскосна шляхам ацэнкі або вымярэння хуткасці ротара і слізгацення (слізгаценне).

Vector Control патрабуе ведаў аб становішчы патоку ротара і можа быць разлічаны па перадавых алгарытмах, выкарыстоўваючы веды аб тэрмінальных токах і напружаннях (з выкарыстаннем дынамічнай мадэлі індукцыйнага рухавіка пераменнага току). З пункту гледжання рэалізацыі, аднак, неабходнасць у вылічальных рэсурсах мае вырашальнае значэнне.

Для рэалізацыі алгарытмаў кіравання вектарам могуць быць выкарыстаны розныя падыходы. Метады падачы, ацэнка мадэлі і адаптыўныя метады кіравання могуць быць выкарыстаны для павышэння рэакцыі і стабільнасці.

Вектарнае кіраванне рухавікамі пераменнага току: больш глыбокае разуменне

У аснове алгарытму вектарнага кіравання ляжаць дзве важныя пераўтварэнні: пераўтварэнне Кларка, пераўтварэнне парку і іх зваротная. Выкарыстанне пераходаў Clark і Park дазваляе кантраляваць ток ротара ў вобласць ротара. Гэта дазваляе сістэме кіравання ротарамі вызначыць напружанне, якое павінна быць пастаўлена ў ротар, каб максімальна павялічыць крутоўны момант пры дынамічна рознай нагрузцы.

Кларк пераўтварэнне: Матэматычнае пераўтварэнне Кларка змяняе трохфазную сістэму ў двухкаардынальную сістэму:

Дзе IA і IB - гэта кампаненты артаганальнай даты, а IO - няважны кампанент гомапланарнага кампанента

Трохфазны ток ротара ў параўнанні з верціцца сістэмай эталонаў

Канверсія парку: Парк матэматычнае пераўтварэнне пераўтварае двухнакіраваную статычную сістэму ў вектар верціцца сістэмы.

Двухфазная α, β-рэпрэзентацыя кадра вылічваецца шляхам пераўтварэння Clarke, а затым падаецца ў модуль вектарнага кручэння, дзе ён паварочвае кут θ, каб адпавядаць каркасу D, Q, прымацаванай да энергіі ротара. Згодна з вышэйзгаданым раўнаннем, рэалізуецца пераўтварэнне кута θ.

Асноўная структура магнітнага поля, арыентаванага на вектарны кантроль рухавіка пераменнага току

Трансфармацыя Кларка выкарыстоўвае трохфазныя токі IA, IB, а таксама ІС, якія знаходзяцца ў фазе статара з фіксаваным каардынатам, трансфармуюцца ў ISD і ISQ, якія становяцца элементамі трансфармацыі парку D, q. Трансфармацыя Кларка заснавана на мадэлі рухальных патокаў. Токі ISD, ISQ і імгненны кут патоку θ, якія вылічваюцца з мадэлі рухавіка патоку, выкарыстоўваюцца для вылічэння электрычнага крутоўнага моманту рухавіка індукцыі пераменнага току.

Асновы вектарнага кантролю рухавікоў пераменнага току

Гэтыя вытворныя значэнні параўноўваюцца паміж сабой і эталоннымі значэннямі і абнаўляюцца кантролерам PI.

Табліца 1: Параўнанне кіравання рухавіком і кантроль вектара:

Параметр кіравання	V/hz кантроль	Кантроль YARI	Без датчыка сагітальнага кантролю
Карэкціроўка хуткасці	1%	0 001%	0 05%
Карэкціроўка крутоўнага моманту	Бедны	+/- 2%	+/- 5%
Рухальная мадэль	Не	Патрабаванне	Патрабуецца дакладная мадэль
Магутнасць апрацоўкі MCU	Нізкі	Высокі	Высокі +dsp

Уласцівая перавагай кіравання рухавіком на аснове вектара заключаецца ў тым, што можна выкарыстоўваць той жа прынцып, каб выбраць адпаведную матэматычную мадэль для асобнага кантролю розных тыпаў рухавікоў пераменнага току, PM-AC або BLDC.

Вектарны кантроль рухавіка BLDC

Motor BLDC - галоўны выбар для вектарнага кіравання, арыентаваным на поле. Бесказлітныя рухавікі з FOC могуць дасягнуць больш высокай эфектыўнасці, да 95%, а таксама вельмі эфектыўныя для рухавікоў на вялікіх хуткасцях.

Крокавы кіраванне рухавіком

Кіраванне рухавіком Stepper звычайна прымае двухнакіраваны ток прывада, а яго рухавік рэалізуецца шляхам пераключэння абмоткі паслядоўна. Звычайна такі крок -рухавік мае 3 прывадныя паслядоўнасці:

1. 
   

   Аднафазны поўны крок прывада:

   
   

У гэтым рэжыме абмотка працуе ў наступным парадку, AB/CD/BA/DC (BA азначае, што абмотка AB працуе ў зваротным кірунку). Гэтая паслядоўнасць называецца аднафазным поўным этапам, альбо рэжымам, кіраваным хвалямі. У любы момант ёсць толькі адна дадатковая плата.

2. Двайны фазавы поўны крок прывада:

У гэтым рэжыме абедзве фазы зараджаюцца разам, таму ротар заўсёды паміж двума полюсамі. Гэты рэжым называецца Biphase Full Step, гэты рэжым з'яўляецца звычайнай паслядоўнасцю прывада біпалярнага рухавіка, можа выводзіць максімальны крутоўны момант.

3. Рэжым напалову:

Гэты рэжым будзе аднафазны этап і двухфазны крок разам магутнасць: аднафазная магутнасць, а затым двойчы дадайце магутнасць, а затым аднафазная магутнасць ... таму рухавік працуе на паўступе. Гэты рэжым называецца паўступальным рэжымам, а эфектыўны крок рухавіка на ўзбуджэнне памяншаецца ўдвая, а крутоўны момант таксама ніжэй.

Прыведзеныя тры рэжымы могуць быць выкарыстаны для кручэння ў зваротным кірунку (супраць гадзіннікавай стрэлкі), але не, калі парадак будзе адменены.

Звычайна крокавы рухавік мае некалькі полюсаў, каб паменшыць кут прыступкі, але колькасць абмотак і паслядоўнасць прывада пастаянныя.

Агульны алгарытм кіравання рухавіком пастаяннага току

Агульны кантроль хуткасці рухавіка, асабліва выкарыстанне двух схем рухавіка: Кантроль кіравання кутом фаза

Кантроль кута фазы

Кантроль кута фазы - самы просты метад кантролю за хуткасцю General Motors. Хуткасць кіруецца, змяняючы кут дугі Трыякі. Кантроль фазавага кута з'яўляецца вельмі эканамічным рашэннем, аднак ён не вельмі эфектыўны і схільны да электрамагнітных перашкод (EMI).

Фазавы кут кантролю агульных рухавікоў

Прыведзеная вышэй схема ілюструе механізм кіравання кута фазы і з'яўляецца тыповым прымяненнем кантролю хуткасці трыякі. Фазавы рух імпульсу трыякавых засаўкі вырабляе эфектыўнае напружанне, ствараючы такім чынам розныя хуткасці рухавіка, а для ўстанаўлення тэрмінаў выкарыстоўваецца схема выяўлення нулявога перакрыжавання, каб усталяваць тэрміны, каб затрымка імпульсу засаўкі.

Кантроль адмена ШІМ

Кантроль ШІМ - гэта больш прасунутае рашэнне для агульнага кіравання хуткасцю рухавіка. У гэтым растворы магутнасць Mofse або IGBT ўключае высокачашчыннае выпраўленае напружанне лініі пераменнага току, каб стварыць напружанне, якое змяняецца па часе для рухавіка.

Кантроль здрабняльніка для General Motors

Дыяпазон частот пераключэння звычайна 10-20 кГц для ліквідацыі шуму. Гэты метад кіравання рухавіком агульнага прызначэння дазваляе забяспечыць больш высокі кантроль току і больш высокую прадукцыйнасць EMI, а значыць, больш высокую эфектыўнасць.