หลักการของมอเตอร์ DC (BLDC) และวิธีที่ถูกต้องในการใช้งาน

มอเตอร์พื้นฐานที่สุดคือมอเตอร์ 'DC (มอเตอร์แปรง) ' โดยการวางขดลวดในสนามแม่เหล็กและผ่านกระแสไหลผ่านมันขดลวดจะถูกขับไล่โดยเสาแม่เหล็กด้านหนึ่งและดึงดูดโดยอีกด้านหนึ่งในเวลาเดียวกันและจะหมุนภายใต้การกระทำนี้ ในระหว่างการหมุนกระแสที่ไหลผ่านขดลวดจะถูกย้อนกลับทำให้มันหมุนได้อย่างต่อเนื่อง มีส่วนหนึ่งของมอเตอร์ที่เรียกว่า 'Commutator ' ที่ขับเคลื่อนโดย 'แปรง ' ซึ่งอยู่ในตำแหน่งเหนือ 'พวงมาลัยเฟือง ' และเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องเมื่อมันหมุน โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของแปรงทิศทางของกระแสสามารถเปลี่ยนแปลงได้ เครื่องใช้และแปรงเป็นโครงสร้างที่ขาดไม่ได้สำหรับการหมุนของมอเตอร์ DC

รูปที่ 1: แผนผังไดอะแกรมของการทำงานของมอเตอร์ DC (มอเตอร์แปรง)

เครื่องสลับสลับการไหลของกระแสในขดลวดกลับทิศทางของเสาเพื่อให้พวกเขาหมุนไปทางขวาเสมอ แปรงจ่ายไฟให้กับตัวเลือกซึ่งหมุนไปด้วยเพลา

มอเตอร์ทำงานในหลายสาขา

เราได้จัดหมวดหมู่มอเตอร์ตามประเภทของแหล่งจ่ายไฟและหลักการของการหมุน (รูปที่ 2) ลองมาดูคุณสมบัติและการใช้งานของมอเตอร์แต่ละประเภทสั้น ๆ

รูปที่ 2: มอเตอร์ประเภทหลัก

มอเตอร์ดีซี (มอเตอร์แปรง) ซึ่งง่ายและควบคุมง่ายมักใช้สำหรับแอปพลิเคชันเช่นการเปิดและปิดถาดดิสก์ออปติคัลในเครื่องใช้ในบ้าน พวกเขายังใช้ในรถยนต์สำหรับแอพพลิเคชั่นเช่นการเปิดและปิดกระจกไฟฟ้าและการควบคุมทิศทาง แม้ว่าจะมีราคาไม่แพงและสามารถใช้ในหลายสาขา แต่ก็มีข้อเสีย เนื่องจากผู้เดินทางเข้ามาสัมผัสกับแปรงจึงมีช่วงชีวิตสั้น ๆ และต้องเปลี่ยนแปรงเป็นระยะหรือภายใต้การรับประกัน

มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะหมุนด้วยจำนวนพัลส์ไฟฟ้าที่ส่งไป ปริมาณของการเคลื่อนไหวขึ้นอยู่กับจำนวนแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่ส่งไปทำให้เหมาะสำหรับการปรับตำแหน่ง

มันมักจะใช้ที่บ้านสำหรับ 'การให้อาหารกระดาษของเครื่องแฟกซ์และเครื่องพิมพ์ ' ฯลฯ เนื่องจากขั้นตอนการให้อาหารของเครื่องแฟกซ์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนด (การแกะสลักความละเอียด) มอเตอร์ก้าวที่หมุนด้วยจำนวนแรงกระตุ้นไฟฟ้านั้นใช้งานง่ายมาก มันง่ายที่จะแก้ปัญหาที่เครื่องหยุดชั่วคราวเมื่อสัญญาณหยุด มอเตอร์ซิงโครนัสซึ่งมีจำนวนการหมุนแตกต่างกันไปตามความถี่ของแหล่งจ่ายไฟถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันเช่นตารางโรตารี่ 'สำหรับเตาอบไมโครเวฟ

ชุดมอเตอร์มีตัวลดเกียร์เพื่อให้ได้จำนวนการหมุนที่เหมาะสมสำหรับอาหารให้ความร้อน มอเตอร์เหนี่ยวนำยังได้รับผลกระทบจากความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ แต่ความถี่และจำนวนการปฏิวัติไม่ตรงกับ ในอดีตมอเตอร์ AC เหล่านี้ถูกใช้ในแฟน ๆ หรือเครื่องซักผ้า

อย่างที่คุณเห็นมอเตอร์ที่หลากหลายมีการใช้งานในหลายสาขา ลักษณะของมอเตอร์ BLDC คืออะไร (มอเตอร์ไร้แปรง ) ที่ทำให้มันหลากหลาย?

มอเตอร์ BLDC หมุนได้อย่างไร?

'bl ' ใน BLDC Motors หมายถึง 'brushless ' ซึ่งหมายความว่า 'แปรง ' ในมอเตอร์ DC (มอเตอร์แปรง) จะไม่มีอยู่อีกต่อไป บทบาทของแปรงในมอเตอร์ดีซี (มอเตอร์แปรง) คือการเพิ่มพลังให้กับขดลวดในโรเตอร์ผ่านตัวเลือก ดังนั้นมอเตอร์ BLDC ที่ไม่มีแปรงจะเพิ่มพลังขดลวดในโรเตอร์ได้อย่างไร? ปรากฎว่ามอเตอร์ BLDC ใช้แม่เหล็กถาวรสำหรับโรเตอร์และไม่มีขดลวดในโรเตอร์ เนื่องจากไม่มีขดลวดในโรเตอร์จึงไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าและแปรงสำหรับการใช้พลังงานมอเตอร์ แต่จะใช้ขดลวดเป็นสเตเตอร์ (รูปที่ 3)

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวรคงที่ในมอเตอร์ DC (มอเตอร์แปรง) ไม่เคลื่อนที่และหมุนโดยการควบคุมสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยขดลวด (โรเตอร์) ภายใน จำนวนการหมุนจะเปลี่ยนไปโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า โรเตอร์ของมอเตอร์ BLDC เป็นแม่เหล็กถาวรและโรเตอร์จะหมุนโดยการเปลี่ยนทิศทางของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดรอบ ๆ การหมุนของโรเตอร์ถูกควบคุมโดยการควบคุมทิศทางและขนาดของกระแสที่ไหลผ่านขดลวด

รูปที่ 3: แผนผังไดอะแกรมของการทำงานของมอเตอร์ BLDC

   

ข้อดีของมอเตอร์ตอลล์

BLDC Motors มีสามขดลวดบนสเตเตอร์แต่ละสายมีสายไฟสองสายรวมทั้งหกสายตะกั่วในมอเตอร์ ในความเป็นจริงมักจะต้องใช้สายไฟเพียงสามสายเพราะมีสายภายใน แต่ก็ยังเป็นมากกว่ามอเตอร์ DC ที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ (มอเตอร์แปรง) มันจะไม่ขยับอย่างหมดจดโดยการเชื่อมต่อขั้วแบตเตอรี่บวกและลบ เกี่ยวกับวิธีการเรียกใช้ก BLDC Motor จะถูกอธิบายในภาคที่สองของซีรี่ส์นี้ ครั้งนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ข้อดีของมอเตอร์ BLDC

ลักษณะแรกของมอเตอร์ BLDC คือ 'ประสิทธิภาพสูง ' มีความเป็นไปได้ที่จะควบคุมแรงหมุน (แรงบิด) เพื่อรักษาค่าสูงสุดตลอดเวลาในขณะที่มอเตอร์ DC (มอเตอร์แปรง) แรงบิดสูงสุดสามารถรักษาได้เพียงช่วงเวลาเดียวในระหว่างการหมุนและไม่สามารถรักษาค่าสูงสุดได้ตลอดเวลา หากมอเตอร์ DC (มอเตอร์แปรง) ต้องการได้รับแรงบิดมากเท่ากับมอเตอร์ BLDC ก็สามารถเพิ่มแม่เหล็กได้เท่านั้น นี่คือเหตุผลที่แม้แต่มอเตอร์ BLDC ขนาดเล็กก็สามารถผลิตพลังงานได้มาก

คุณสมบัติที่สองคือ 'การควบคุมที่ดี ' ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งแรก BLDC Motors สามารถรับแรงบิดจำนวนการปฏิวัติ ฯลฯ ตรงตามที่คุณต้องการให้เป็นและมอเตอร์ BLDC สามารถป้อนกลับจำนวนเป้าหมายของการปฏิวัติแรงบิด ฯลฯ ได้อย่างแม่นยำ การควบคุมที่แม่นยำยับยั้งการสร้างความร้อนและการใช้พลังงานของมอเตอร์ ในกรณีของแบตเตอรี่ไดรฟ์เป็นไปได้ที่จะขยายเวลาไดรฟ์ด้วยการควบคุมอย่างระมัดระวัง นอกจากนี้ยังมีลักษณะความทนทานและเสียงไฟฟ้าต่ำ สองประเด็นข้างต้นคือข้อได้เปรียบที่นำมาใช้โดย brushless

ในทางกลับกัน DC Motors (มอเตอร์แปรง) อาจมีการสึกหรอเนื่องจากการสัมผัสระหว่างแปรงและเครื่องใช้ไฟฟ้าในระยะเวลานาน ส่วนที่ติดต่อยังสร้างประกายไฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อช่องว่างของผู้เดินทางสัมผัสแปรงจะมีประกายและเสียงดังขนาดใหญ่ หากคุณไม่ต้องการให้มีการสร้างเสียงรบกวนในระหว่างการใช้งานมอเตอร์ BLDC จะได้รับการพิจารณา

ใช้มอเตอร์ BLDC ในพื้นที่เหล่านี้

มอเตอร์ BLDC ที่มีประสิทธิภาพสูงการจัดการอเนกประสงค์และใช้ชีวิตที่ยาวนานโดยทั่วไป? พวกเขามักจะใช้ในผลิตภัณฑ์ที่สามารถใช้ประสิทธิภาพสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนานและใช้อย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่นเครื่องใช้ในบ้าน ผู้คนใช้เครื่องซักผ้าและเครื่องปรับอากาศมาเป็นเวลานาน เมื่อเร็ว ๆ นี้ BLDC Motors ได้รับการรับรองสำหรับแฟน ๆ ไฟฟ้าและประสบความสำเร็จในการลดการใช้พลังงานอย่างมาก

เป็นเพราะประสิทธิภาพสูงที่การใช้พลังงานลดลง BLDC Motors ยังใช้ในเครื่องดูดฝุ่น ในกรณีหนึ่งโดยการเปลี่ยนระบบควบคุมการเพิ่มขึ้นของจำนวนการปฏิวัติที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการควบคุมที่ดีของมอเตอร์ BLDC

นอกจากนี้ยังใช้มอเตอร์ BLDC ในส่วนที่หมุนของฮาร์ดดิสก์ซึ่งเป็นสื่อการจัดเก็บที่สำคัญ เนื่องจากเป็นมอเตอร์ที่ต้องทำงานเป็นเวลานานความทนทานจึงเป็นสิ่งสำคัญ แน่นอนว่ามันยังมีวัตถุประสงค์เพื่อระงับการใช้พลังงานอย่างมาก ประสิทธิภาพสูงที่นี่ยังเกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าต่ำ

มีการใช้งานอีกมากมายสำหรับมอเตอร์ BLDC

คาดว่า BLDC Motors จะถูกใช้ในเขตข้อมูลที่กว้างขึ้นและจะถูกใช้ในหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่หลากหลายโดยเฉพาะ 'Service Robots ' ที่ให้บริการในพื้นที่อื่นนอกเหนือจากการผลิต การวางตำแหน่ง 'เป็นสิ่งสำคัญสำหรับหุ่นยนต์ดังนั้นเราไม่ควรใช้มอเตอร์สเต็ปปิ้งที่ทำงานกับจำนวนพัลส์ไฟฟ้า? ' หนึ่งอาจคิดเช่นนั้น อย่างไรก็ตามในแง่ของการควบคุมกำลังมอเตอร์ BLDC มีความเหมาะสมมากกว่า นอกจากนี้หากมีการใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์โครงสร้างเช่นข้อมือของหุ่นยนต์จะต้องได้รับกระแสจำนวนมากเพื่อที่จะได้รับการแก้ไขในตำแหน่งที่แน่นอน กับ BLDC Motors มีเพียงกำลังที่ต้องการเท่านั้นที่สามารถจัดหาร่วมกับแรงภายนอกเท่านั้นจึงควบคุมการใช้พลังงาน

นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการขนส่ง มอเตอร์ DC แบบง่าย ๆ ได้ถูกนำมาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าหรือรถกอล์ฟสำหรับผู้สูงอายุ แต่เมื่อไม่นานมานี้มอเตอร์ BLDC ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมการควบคุมที่ดีได้ถูกนำมาใช้ BLDC Motors ยังใช้ในโดรน โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน UAVs ที่มีชั้นวางหลายแกนเนื่องจากมันควบคุมทัศนคติการบินโดยการเปลี่ยนจำนวนการหมุนของใบพัดมอเตอร์ BLDC ที่สามารถควบคุมการหมุนได้อย่างแม่นยำ

แล้วล่ะ? BLDC Motors เป็นมอเตอร์คุณภาพสูงที่มีประสิทธิภาพสูงการควบคุมที่ดีและชีวิตที่ยาวนาน อย่างไรก็ตามการเพิ่มพลังของมอเตอร์ BLDC ต้องมีการควบคุมที่เหมาะสม ควรทำอย่างไร?

ไม่สามารถหมุนได้โดยการเชื่อมต่อเพียงอย่างเดียว

มอเตอร์ BLDC ประเภทโรเตอร์ด้านในเป็นมอเตอร์ BLDC ชนิดทั่วไปและภายนอกและภายในจะแสดงอยู่ด้านล่าง (รูปที่ 1) พู่กันมอเตอร์ DC (ต่อไปนี้จะเรียกว่ามอเตอร์ DC) มีขดลวดบนใบพัดและแม่เหล็กถาวรด้านนอกในขณะที่มอเตอร์ BLDC มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์และขดลวดด้านนอกและมอเตอร์ BLCD มีแม่เหล็กถาวร สิ่งนี้ทำให้เป็นไปได้ที่จะตระหนักถึง 'brushless type ' โดยไม่ต้องแปรงเพื่อเพิ่มพลัง

ในทางกลับกันเมื่อเทียบกับมอเตอร์ DC การควบคุมจะยากขึ้น มันไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการเชื่อมต่อสายเคเบิลของมอเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟ แม้แต่จำนวนสายเคเบิลก็แตกต่างกัน มันไม่เหมือนกับ 'การเชื่อมต่อเทอร์มินัลบวก (+) และลบ (-) กับแหล่งจ่ายไฟ '

รูปที่ 1: ภายนอกและภายในของมอเตอร์ BLDC

รูปที่ 2-A: หลักการหมุนมอเตอร์ BLDC

ขดลวดหนึ่งตัวถูกวางไว้ในมอเตอร์ BLDC ที่ช่วงเวลา 120 องศารวมเป็นสามขดลวดเพื่อควบคุมกระแสในเฟสที่มีพลังงานหรือขดลวด

ดังที่แสดงในรูปที่ 2-A มอเตอร์ BLDC ใช้ขดลวดสามขดลวด ขดลวดทั้งสามนี้ใช้ในการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กเมื่อมีพลังและมีชื่อว่า U, V และ W. ลองใช้พลังงานขดลวดนี้ เส้นทางปัจจุบันบนขดลวด U (ต่อจากนี้เรียกว่า 'ขดลวด ') จะถูกบันทึกเป็นเฟส U, V ถูกบันทึกเป็นเฟส V และ W ถูกบันทึกเป็นเฟส W. ถัดไปดูเฟส U มาดูเฟส U. เมื่อไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับเฟส U อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงเฟส U, V และ W ไม่เหมือนกับเฟส U

อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงสายเคเบิลของ U, V และ W นั้นเชื่อมต่อกันดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเพิ่มพลังให้กับเฟส U เท่านั้น ที่นี่พลังงานจากเฟส U ไปยังเฟส W จะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กใน U และ W ดังแสดงในรูปที่ 2-C ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งสองของ U และ W ถูกสังเคราะห์เป็นฟลักซ์แม่เหล็กขนาดใหญ่ที่แสดงในรูปที่ 2-D แม่เหล็กถาวรจะหมุนเพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์นี้อยู่ในทิศทางเดียวกับขั้ว N ของแม่เหล็กถาวรกลาง (โรเตอร์)

รูปที่ 2-B: หลักการหมุนของมอเตอร์ BLDC

ฟลักซ์ได้รับพลังจาก U-phase ไปยังเฟส W ครั้งแรกโดยมุ่งเน้นเฉพาะส่วน U ของขดลวดจะพบว่าฟลักซ์แม่เหล็กถูกสร้างขึ้นเช่นเดียวกับในลูกศร

รูปที่ 2-D: หลักการของการหมุนของมอเตอร์ BLDC ผ่านกระแสไฟฟ้าจากเฟส u ไปยังเฟส W สามารถคิดได้ว่าเป็นการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กสองตัวสังเคราะห์

หากทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์เปลี่ยนไปแม่เหล็กถาวรก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ร่วมกับตำแหน่งของแม่เหล็กถาวรสลับเฟสที่มีพลังใน U-phase, V-phase และ W-phase เพื่อเปลี่ยนทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์ หากการดำเนินการนี้ดำเนินการอย่างต่อเนื่องฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์จะหมุนดังนั้นจึงสร้างสนามแม่เหล็กและหมุนโรเตอร์

มะเดื่อ. 3 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างเฟสที่มีพลังและฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์ ในตัวอย่างนี้โดยการเปลี่ยนโหมดพลังงานจาก 1-6 ตามลำดับฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์จะหมุนตามเข็มนาฬิกา โดยการเปลี่ยนทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์และควบคุมความเร็วความเร็วการหมุนของโรเตอร์สามารถควบคุมได้ วิธีการควบคุมมอเตอร์โดยการสลับระหว่างโหมดการใช้พลังงานทั้งหกนี้เรียกว่า 'การควบคุมพลังงาน 120 องศา '

รูปที่ 3: แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์จะหมุนราวกับว่ามันถูกดึงโดยฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์และเพลาของมอเตอร์จะหมุนเป็นผล

การหมุนอย่างราบรื่นโดยใช้การควบคุมคลื่นไซน์

ถัดไปแม้ว่าทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์จะหมุนภายใต้การควบคุมพลังงาน 120 องศา แต่ก็มีเพียงหกทิศทางที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นหากคุณเปลี่ยนโหมด 'Energized 1 ' ในรูปที่ 3 เป็น 'โหมดพลังงาน 2 ' ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์จะเปลี่ยนไป 60 องศา โรเตอร์จะหมุนราวกับว่าดึงดูด ถัดไปโดยการเปลี่ยนจาก 'โหมดพลังงาน 2 ' เป็น 'โหมดพลังงาน 3 ' ทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์จะเปลี่ยนอีกครั้ง 60 องศา โรเตอร์จะดึงดูดการเปลี่ยนแปลงนี้อีกครั้ง ปรากฏการณ์นี้จะถูกทำซ้ำ การเคลื่อนไหวจะกลายเป็นแข็ง บางครั้งการกระทำนี้ก็จะส่งเสียงดัง

มันคือ 'Sine Wave Control ' ที่กำจัดข้อบกพร่องของการควบคุมพลังงาน 120 องศาและบรรลุการหมุนอย่างราบรื่น ในการควบคุมพลังงาน 120 องศาฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์ได้รับการแก้ไขในหกทิศทาง มันถูกควบคุมเพื่อให้มันแตกต่างกันอย่างต่อเนื่อง ในตัวอย่างในรูปที่ 2-C ฟลักซ์ที่สร้างโดย U และ W มีขนาดเท่ากัน อย่างไรก็ตามหาก U-phase, V-phase และ W-phase สามารถควบคุมได้ดีขึ้นขดลวดแต่ละตัวสามารถสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่มีขนาดต่างกันและทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ ด้วยการปรับขนาดปัจจุบันของแต่ละเฟส U-phase, V-phase และ W-phase ทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นในเวลาเดียวกัน ด้วยการควบคุมการสร้างฟลักซ์นี้อย่างต่อเนื่องมอเตอร์จะหมุนได้อย่างราบรื่น

รูปที่ 4: การควบคุมคลื่นไซน์การควบคุมคลื่นไซน์

กระแสใน 3 เฟสสามารถควบคุมได้เพื่อสร้างฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์เพื่อการหมุนที่ราบรื่น ฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์สามารถสร้างขึ้นในทิศทางที่ไม่สามารถสร้างได้โดยการควบคุมพลังงาน 120 องศา

ใช้อินเวอร์เตอร์เพื่อควบคุมมอเตอร์

แล้วกระแสในแต่ละขั้นตอนของ u, v และ w? เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นลองนึกย้อนกลับไปที่การควบคุมที่มีพลัง 120 องศาและดู ดูอีกครั้งที่รูปที่ 3. ในโหมดพลังงาน 1 กระแสกระแสจาก u ถึง w; ในโหมด Energized 2 กระแสกระแสจาก U ถึง V อย่างที่คุณเห็นเมื่อใดก็ตามที่การรวมกันของขดลวดที่กระแสกระแสเปลี่ยนไปทิศทางของลูกศรฟลักซ์สังเคราะห์ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

จากนั้นดูที่โหมด Energization 4. ในโหมดนี้กระแสกระแสจาก W ไปยัง U ในทิศทางตรงกันข้ามของโหมด Energization 1 DC Motors การสลับทิศทางปัจจุบันเช่นนี้ทำโดยการรวมกันของ commutator และ brush อย่างไรก็ตาม BLDC Motors ไม่ได้ใช้วิธีการติดต่อประเภทดังกล่าว วงจรอินเวอร์เตอร์ใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางของกระแสไฟฟ้า วงจรอินเวอร์เตอร์โดยทั่วไปจะใช้ในการควบคุมมอเตอร์ BLDC

วงจรอินเวอร์เตอร์ปรับค่าปัจจุบันโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในแต่ละเฟส สำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้า, PWM (pulsewidthmodulation = การปรับความกว้างของพัลส์) มักใช้กันทั่วไป pwm เป็นวิธีการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าโดยการปรับระยะเวลาของการเปิด/ปิดพัลส์และสิ่งสำคัญคือการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วน (รอบการทำงาน) ระหว่างเวลาและเวลา หากอัตราส่วน ON สูงจะมีผลเช่นเดียวกับการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า หากอัตราส่วน ON ลดลงจะมีผลเช่นเดียวกับการลดแรงดันไฟฟ้า (รูปที่ 5)

เพื่อที่จะตระหนักถึง PWM ไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีฮาร์ดแวร์เฉพาะมีให้บริการแล้ว ในการควบคุมคลื่นไซน์จำเป็นต้องควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3 เฟสดังนั้นซอฟต์แวร์จึงซับซ้อนกว่าการควบคุมพลังงาน 120 องศาเล็กน้อยซึ่งมีเพียง 2 เฟสเท่านั้น อินเวอร์เตอร์เป็นวงจรที่จำเป็นในการขับมอเตอร์ BLDC อินเวอร์เตอร์ยังใช้ในมอเตอร์ AC แต่ก็สามารถสันนิษฐานได้ว่ามอเตอร์ BLDC เกือบทั้งหมดใช้ในสิ่งที่เรียกว่า 'เครื่องใช้ในบ้านประเภทอินเวอร์เตอร์ '

รูปที่ 5: ความสัมพันธ์ระหว่างเอาต์พุต PWM และแรงดันเอาต์พุต

เปลี่ยนเวลาตรงเวลาเพื่อเปลี่ยนค่า RMS ของแรงดันไฟฟ้า

ยิ่งตรงเวลานานเท่าไหร่ค่า RMS ก็จะเป็นแรงดันไฟฟ้าเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า 100% (ตรงเวลา)

BLDC Motors โดยใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งข้างต้นเป็นภาพรวมของการควบคุมของมอเตอร์ BLDC ซึ่งเปลี่ยนทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กสังเคราะห์ที่เกิดจากขดลวดทำให้แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์เปลี่ยนตาม

ในความเป็นจริงมีอีกจุดหนึ่งที่ไม่ได้กล่าวถึงในคำอธิบายข้างต้น นั่นคือการปรากฏตัวของเซ็นเซอร์ในมอเตอร์ BLDC มอเตอร์ BLDC ถูกควบคุมร่วมกับตำแหน่ง (มุม) ของโรเตอร์ (แม่เหล็กถาวร) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเซ็นเซอร์ที่จะได้รับตำแหน่งของโรเตอร์ หากไม่มีเซ็นเซอร์ที่จะรู้ทิศทางของแม่เหล็กถาวรโรเตอร์อาจเปลี่ยนไปในทิศทางที่ไม่คาดคิด นี่ไม่ใช่กรณีที่มีเซ็นเซอร์เพื่อให้ข้อมูล

ตารางที่ 1 แสดงประเภทหลักของเซ็นเซอร์สำหรับการตรวจจับตำแหน่งในมอเตอร์ BLDC ขึ้นอยู่กับวิธีการควบคุมจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน สำหรับการควบคุมพลังงาน 120 องศาเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ที่สามารถป้อนสัญญาณทุก ๆ 60 องศาได้รับการติดตั้งเพื่อกำหนดเฟสที่จะมีพลังงาน ในทางกลับกันสำหรับ 'การควบคุมเวกเตอร์ ' (อธิบายไว้ในส่วนถัดไป) ซึ่งควบคุมฟลักซ์แม่เหล็กที่สังเคราะห์ได้อย่างแม่นยำเซ็นเซอร์ความแม่นยำสูงเช่นเซ็นเซอร์มุมหรือเครื่องเข้ารหัสโฟโตอิเล็กทริกมีประสิทธิภาพมากกว่า

การใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำให้สามารถตรวจจับตำแหน่งได้ แต่มีข้อเสียบางประการ เซ็นเซอร์มีความต้านทานต่อฝุ่นและการบำรุงรักษาน้อยกว่าเป็นสิ่งจำเป็น ช่วงอุณหภูมิที่สามารถใช้ได้ก็ลดลงเช่นกัน การใช้เซ็นเซอร์หรือการเพิ่มการเดินสายเพื่อจุดประสงค์นี้ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นและเซ็นเซอร์ความแม่นยำสูงมีราคาแพงโดยเนื้อแท้ สิ่งนี้นำไปสู่การแนะนำวิธี 'sensorless ' มันไม่ได้ใช้เซ็นเซอร์สำหรับการตรวจจับตำแหน่งดังนั้นจึงควบคุมค่าใช้จ่ายและไม่จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์ อย่างไรก็ตามเพื่อจุดประสงค์ในการแสดงหลักการสันนิษฐานว่าข้อมูลได้รับจากเซ็นเซอร์ตำแหน่ง

ประเภทเซ็นเซอร์	แอปพลิเคชันหลัก	ลักษณะเฉพาะ
เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอล	การควบคุมพลังงาน 120 องศา	ได้รับสัญญาณทุก 60 องศา ราคาต่ำกว่า ไม่ทนความร้อน
เครื่องเข้ารหัสออปติคอล	การควบคุมคลื่นไซน์, การควบคุมเวกเตอร์	มีสองประเภท: ประเภทที่เพิ่มขึ้น (ระยะทางที่เดินทางจากตำแหน่งเดิมเป็นที่รู้จัก) และประเภทสัมบูรณ์ (มุมของตำแหน่งปัจจุบันเป็นที่รู้จัก) ความละเอียดสูง แต่ความต้านทานต่อฝุ่นนั้นอ่อนแอ
เซ็นเซอร์มุม	การควบคุมคลื่นไซน์, การควบคุมเวกเตอร์	ความละเอียดสูง สามารถใช้งานได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่ขรุขระและรุนแรง

ตารางที่ 1: ประเภทและลักษณะของเซ็นเซอร์ที่เชี่ยวชาญสำหรับการตรวจจับตำแหน่ง

ประสิทธิภาพสูงได้รับการบำรุงรักษาตลอดเวลาโดยการควบคุมเวกเตอร์

การควบคุมคลื่นไซน์จะเปลี่ยนทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็กที่สังเคราะห์ขึ้นอย่างราบรื่นโดยใช้พลังงาน 3 เฟสดังนั้นโรเตอร์จะหมุนได้อย่างราบรื่น สวิตช์ควบคุมพลังงาน 120 องศาสวิตช์ 2 ของ U-phase, V-phase และ W-phase เพื่อหมุนมอเตอร์ในขณะที่การควบคุมไซน์ต้องควบคุมกระแสที่แม่นยำใน 3 เฟส ยิ่งไปกว่านั้นค่าการควบคุมคือค่า AC ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาทำให้ยากต่อการควบคุม

นี่คือที่การควบคุมเวกเตอร์เข้ามาการควบคุมเวกเตอร์ทำให้การควบคุมง่ายขึ้นโดยการคำนวณค่า AC ของสามเฟสเป็นค่า DC ของสองเฟสผ่านการแปลงพิกัด อย่างไรก็ตามการคำนวณการควบคุมเวกเตอร์ต้องการข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์ที่ความละเอียดสูง มีสองวิธีสำหรับการตรวจจับตำแหน่งคือวิธีการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งเช่นตัวเข้ารหัสโฟโตอิเล็กทริกหรือเซ็นเซอร์มุมและวิธีการที่ไม่มีเซ็นเซอร์ที่คาดการณ์ค่าปัจจุบันของแต่ละเฟส การแปลงพิกัดนี้ช่วยให้สามารถควบคุมค่าปัจจุบันได้โดยตรงที่เกี่ยวข้องกับแรงบิด (แรงหมุน) ซึ่งจะตระหนักถึงการควบคุมที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องมีกระแสเกิน

อย่างไรก็ตามการควบคุมเวกเตอร์ต้องการการแปลงประสานงานโดยใช้ฟังก์ชั่นตรีโกณมิติหรือการประมวลผลการคำนวณที่ซับซ้อน ดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่ไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีกำลังการคำนวณสูงใช้เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ควบคุมเช่นไมโครคอมพิวเตอร์ที่ติดตั้ง FPU (หน่วยจุดลอยตัว)

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (BLDC: brushlessDirectCurrentMotor) หรือที่รู้จักกันในชื่อมอเตอร์ที่ใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ (ECM หรือมอเตอร์ EC) หรือมอเตอร์ DC แบบซิงโครนัสเป็นมอเตอร์แบบซิงโครนัสชนิดหนึ่งที่ใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสโดยตรง (DC)

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (BLDC: มอเตอร์กระแสไฟฟ้าโดยตรงแบบไร้แปรง) เป็นมอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรพร้อมข้อเสนอแนะตำแหน่งที่ใช้อินพุตพลังงาน DC และอินเวอร์เตอร์เพื่อแปลงเป็นแหล่งจ่ายไฟ AC สามเฟส อัน มอเตอร์ไร้แปรง (BLDC: มอเตอร์ Directcurrent brushless) เป็นประเภทที่สื่อสารกันได้เอง

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

การควบคุม BLDC Motor (brushlessDirectCurrentMotor) ต้องการความรู้เกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์และกลไกที่มอเตอร์ได้รับการแก้ไขและนำไปใช้ สำหรับการควบคุมความเร็วแบบวงปิดมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสองประการการวัดความเร็วของโรเตอร์/ หรือกระแสมอเตอร์และสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมกำลังความเร็วของมอเตอร์

BLDC Motors (brushlessDirectCurrentMotor) สามารถใช้สัญญาณ PWM ที่สอดคล้องกันด้านข้างหรือตรงกลางตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน แอปพลิเคชันส่วนใหญ่ที่ต้องการการดำเนินการเปลี่ยนความเร็วเท่านั้นจะใช้สัญญาณ PWM ที่จัดเรียงแยกต่างหากหกรายการ สิ่งนี้ให้ความละเอียดสูงสุด หากแอปพลิเคชันต้องการการวางตำแหน่งเซิร์ฟเวอร์การเบรกพลังงานหรือการพลิกกลับพลังงานแนะนำให้ใช้สัญญาณ PWM ที่สอดคล้องกันตรงกลาง

ในการรับรู้ตำแหน่งของโรเตอร์, BLDC Motors (brushlessDirectCurrentMotor) ใช้เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์เพื่อให้การตรวจจับตำแหน่งสัมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดการใช้สายไฟมากขึ้นและค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น การควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์และใช้แรงไฟฟ้าเคาน์เตอร์ของมอเตอร์ (แรงไฟฟ้า) เพื่อทำนายตำแหน่งของโรเตอร์ การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันความเร็วตัวแปรที่มีต้นทุนต่ำเช่นพัดลมและปั๊ม จำเป็นต้องมีการควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์สำหรับตู้เย็นและคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศเมื่อใช้มอเตอร์ BLDC (มอเตอร์กระแสไฟฟ้าโดยตรงแบบไร้แปรง)

มีมอเตอร์ทุกชนิดและมอเตอร์ BLDC เป็นมอเตอร์ความเร็วที่เหมาะที่สุดในปัจจุบัน มันรวมข้อดีของมอเตอร์ DC และมอเตอร์ AC เข้ากับประสิทธิภาพการปรับตัวที่ดีของมอเตอร์ DC และข้อดีของมอเตอร์ AC เช่นโครงสร้างที่เรียบง่ายไม่มีประกายไฟการใช้งานที่เชื่อถือได้และการบำรุงรักษาง่าย ดังนั้นจึงเป็นที่นิยมมากในตลาดและใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์เครื่องใช้ในบ้านอุปกรณ์อุตสาหกรรมและสาขาอื่น ๆ

มอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงจะเอาชนะข้อบกพร่องโดยธรรมชาติของพู่กันมอเตอร์ DC และแทนที่เครื่องกลที่มีเครื่องกลกับเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ดังนั้นมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงจึงมีลักษณะของมอเตอร์ DC ที่มีประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วที่ดีและยังมีข้อได้เปรียบของมอเตอร์ AC ที่มีโครงสร้างง่าย

Brushless DC Motor (brushlessDirectCurrentMotor) เป็นมอเตอร์ควบคุมความเร็วที่เหมาะที่สุดในปัจจุบัน มันรวมข้อดีของมอเตอร์ DC และมอเตอร์ AC เข้ากับประสิทธิภาพการปรับตัวที่ดีของมอเตอร์ DC และข้อดีของมอเตอร์ AC เช่นโครงสร้างที่เรียบง่ายไม่มีประกายไฟการสื่อสารการทำงานที่เชื่อถือได้และการบำรุงรักษาง่าย

ประวัติการพัฒนา Motor Direct Direct (brushlessDirectCurrentMotor)

มอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของมอเตอร์แปรงและโครงสร้างของพวกเขานั้นซับซ้อนกว่ามอเตอร์แปรง มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงประกอบด้วยตัวมอเตอร์และคนขับ แตกต่างจากมอเตอร์ DC ที่ถูกแปรงมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (brushlessDirectCurrentMotor) ไม่ได้ใช้อุปกรณ์แปรงกลไก แต่ใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัสแบบสแควร์-สแควร์-คลื่นสแควร์ (ควรสังเกตว่าในช่วงเวลาของการเกิดของมอเตอร์ไฟฟ้าในศตวรรษที่ผ่านมามอเตอร์ที่ใช้งานได้จริงที่เกิดขึ้นนั้นเป็นรูปแบบที่ไม่มีแปรง)

1740S: จุดเริ่มต้นของการประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้า

รุ่นแรกของมอเตอร์ไฟฟ้าปรากฏตัวครั้งแรกในปี 1740 ผ่านการทำงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตแอนดรูว์กอร์ดอน นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ เช่น Michael Faraday และ Joseph Henry ยังคงพัฒนามอเตอร์ในช่วงต้นการทดลองกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและค้นพบวิธีการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกล

2375: การประดิษฐ์มอเตอร์ DC ตัวแรก

มอเตอร์ DC ตัวแรกที่สามารถให้พลังงานมากพอที่จะขับเคลื่อนเครื่องจักรได้รับการคิดค้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ William Sturgeon ในปี 1832 แต่แอปพลิเคชันของมันถูก จำกัด อย่างรุนแรงเนื่องจากกำลังพลังงานต่ำซึ่งยังคงมีข้อบกพร่องทางเทคนิค

2377: มอเตอร์ไฟฟ้าตัวจริงตัวแรกถูกสร้างขึ้น

ตามรอยเท้าของปลาสเตอร์เจียนโทมัสดาเวนพอร์ทแห่งรัฐเวอร์มอนต์สหรัฐอเมริกาสร้างประวัติศาสตร์ด้วยการประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่อย่างเป็นทางการตัวแรกในปี 1834 มันเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าคันแรกที่มีพลังเพียงพอที่จะทำงาน

มอเตอร์สิทธิบัตรของ Homas และ Emily Davenport

พ.ศ. 2429: การประดิษฐ์มอเตอร์ DC ที่ใช้งานได้จริง    

ในปี 1886 มอเตอร์ DC ที่ใช้งานได้จริงครั้งแรกที่สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วคงที่ด้วยน้ำหนักตัวแปร Frankjulian Sprague เป็นนักประดิษฐ์

มอเตอร์ Frank Julian Sprague 'Utility '

เป็นที่น่าสังเกตว่ามอเตอร์ยูทิลิตี้นั้นเป็นรูปแบบที่ไร้แปรงของมอเตอร์อะซิงโครนัสกรง AC ซึ่งไม่เพียง แต่กำจัดประกายไฟและการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วที่คดเคี้ยว แต่ยังอนุญาตให้ส่งพลังงานด้วยความเร็วคงที่ อย่างไรก็ตามมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีข้อบกพร่องที่ไม่สามารถเอาชนะได้หลายอย่างเพื่อให้การพัฒนาเทคโนโลยีมอเตอร์ช้า

พ.ศ. 2430: มอเตอร์เหนี่ยวนำ AC ที่จดสิทธิบัตร

ในปี 1887 Nikola Tesla คิดค้นมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC (Acinductionmotor) ซึ่งเขาได้รับการจดสิทธิบัตรในอีกหนึ่งปีต่อมา มันไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในยานพาหนะบนท้องถนน แต่ต่อมาได้รับการดัดแปลงโดยวิศวกรเวสติ้งเฮาส์ในปี 1892 มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้งานได้จริงครั้งแรกได้รับการออกแบบตามด้วยโรเตอร์บาร์หมุนรอบทำให้มอเตอร์เหมาะสำหรับการใช้งานยานยนต์

พ.ศ. 2434: การพัฒนามอเตอร์สามเฟส

ในปี 1891 เจเนอรัลอิเล็กทริกเริ่มพัฒนามอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส (Threephasemotor) เพื่อที่จะใช้ประโยชน์จากการออกแบบใบพัดบาดแผล GE และ Westinghouse ได้ลงนามในข้อตกลงข้ามใบอนุญาตในปี 1896

2498: จุดเริ่มต้นของยุคมอเตอร์ DC Brushless

ในปี 1955 สหรัฐอเมริกา d. แฮร์ริสันและคนอื่น ๆ ใช้เป็นครั้งแรกด้วยสายการสื่อสารทรานซิสเตอร์แทนการจดสิทธิบัตรแปรงกลไกการแปรง DC มอเตอร์ซึ่งทำเครื่องหมายการกำเนิดของมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงที่ทันสมัย (brushlessDirectCurrentMotor) อย่างไรก็ตามในเวลานั้นไม่มีอุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์มอเตอร์มอเตอร์ไม่สามารถเริ่มต้นได้

1962: มอเตอร์ DC (BLDC) ครั้งแรกถูกคิดค้นขึ้นมาด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีโซลิดสเตตในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ในปีพ. ศ. 2505 Tgwilson และ Phtrickey ได้คิดค้นมอเตอร์ BLDC ตัวแรกซึ่งพวกเขาเรียกว่า 'โซลิดสเตตที่เดินทางมอเตอร์ DC ' องค์ประกอบสำคัญของไฟล์ มอเตอร์ที่ไร้แปรง คือมันไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเลือกทางกายภาพทำให้เป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสำหรับไดรฟ์ดิสก์คอมพิวเตอร์หุ่นยนต์และเครื่องบิน

พวกเขาใช้องค์ประกอบฮอลล์เพื่อตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และควบคุมการเปลี่ยนเฟสของกระแสที่คดเคี้ยวเพื่อให้มอเตอร์ DC ไร้แปรงไร้ประโยชน์ แต่ถูก จำกัด ด้วยความจุทรานซิสเตอร์และพลังงานมอเตอร์ที่ค่อนข้างต่ำ

1970 ถึงปัจจุบัน: การพัฒนาอย่างรวดเร็วของแอปพลิเคชันมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

ตั้งแต่ปี 1970 ด้วยการเกิดขึ้นของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานใหม่ (เช่น GTR, MOSFET, IGBT, IPM) การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการควบคุมคอมพิวเตอร์ (ไมโครคอนโทรลเลอร์, DSP, ทฤษฎีควบคุมใหม่) (brushlessdcmotor) ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว BrushlessDirectCurrentMotor) ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วและความสามารถเพิ่มขึ้น การพัฒนาอุตสาหกรรมที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีด้วยการเปิดตัว Mac Classic brushless DC Motor และคนขับในปี 1978 รวมถึงการวิจัยและพัฒนาคลื่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มอเตอร์ที่ไร้แปรง และมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงในยุค 80 มอเตอร์ไร้แปรงเริ่มเข้าสู่เวทีที่ใช้งานได้จริงและได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว

โครงสร้างและหลักการโดยรวมของ DC โดยรวม

Brushless DC Motor (brushlessDirectCurrentMotor) ประกอบด้วยมอเตอร์และไดรเวอร์แบบซิงโครนัสซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ Mechatronic ทั่วไป สเตเตอร์ที่คดเคี้ยวของมอเตอร์ซิงโครนัสส่วนใหญ่ทำจากการเชื่อมต่อดาวสมมาตรสามเฟสซึ่งคล้ายกับมอเตอร์อะซิงโครนัสสามเฟส

โครงสร้างของระบบควบคุม BLDCM ประกอบด้วยสามส่วนหลัก: ตัวมอเตอร์วงจรขับขี่และวงจรควบคุม ในกระบวนการทำงานของแรงดันไฟฟ้ามอเตอร์ข้อมูลตำแหน่งปัจจุบันและตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกรวบรวมและประมวลผลโดยวงจรควบคุมเพื่อสร้างสัญญาณควบคุมที่สอดคล้องกันและวงจรไดรฟ์ขับมอเตอร์หลังจากได้รับสัญญาณควบคุม

Brushless DC Motor (brushlessDirectCurrentMotor) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสเตเตอร์ที่มีขดลวดขดลวดโรเตอร์ที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กถาวรและเซ็นเซอร์ตำแหน่ง เซ็นเซอร์ตำแหน่งตามที่ต้องการยังสามารถปล่อยให้ไม่มีการกำหนดค่า

สเตเตอร์

โครงสร้างสเตเตอร์ของมอเตอร์ BLDC นั้นคล้ายกับมอเตอร์เหนี่ยวนำ ประกอบด้วยการเคลือบเหล็กแบบซ้อนกับร่องแกนสำหรับขดลวดขดลวดใน BLDC นั้นแตกต่างจากในมอเตอร์เหนี่ยวนำทั่วไปเล็กน้อย

BLDC Motor Stator

โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ BLDC ส่วนใหญ่ประกอบด้วยขดลวดสเตเตอร์สามตัวที่เชื่อมต่อในรูปทรงดาวหรือ 'y ' (ไม่มีเป็นกลาง) นอกจากนี้ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อระหว่างขดลวดขดลวดสเตเตอร์จะถูกแบ่งออกเป็นมอเตอร์สี่เหลี่ยมคางหมูและไซน์

BLDC มอเตอร์แรงไฟฟ้าย้อนกลับ

ในมอเตอร์สี่เหลี่ยมคางหมูทั้งกระแสขับและแรงกระแทกเคาน์เตอร์มีรูปร่างรูปสี่เหลี่ยมคางหมู (ไซนัสในกรณีของมอเตอร์ไซน์) โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ได้รับการจัดอันดับที่ 48 V (หรือน้อยกว่า) ในยานยนต์และหุ่นยนต์ (รถยนต์ไฮบริดและแขนหุ่นยนต์)

ใบพัด

ส่วนโรเตอร์ของมอเตอร์ BLDC ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร (มักจะเป็นแม่เหล็กโลหะผสมดินที่หายากเช่น Neodymium (ND), Samarium Cobalt (SMCO) และ Neodymium Iron Boron (NDFEB)

ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันจำนวนเสาอาจแตกต่างกันระหว่างสองถึงแปดกับขั้วโลกเหนือ (n) และขั้วโลกใต้ที่วางสลับกัน แผนภาพด้านล่างแสดงการจัดเรียงที่แตกต่างกันสามแบบของขั้วแม่เหล็ก

(a) แม่เหล็กถูกวางไว้บนรอบนอกของโรเตอร์

(b) โรเตอร์ที่เรียกว่าโรเตอร์ฝังแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีแม่เหล็กถาวรแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าฝังอยู่ในแกนกลางของโรเตอร์

(c) แม่เหล็กถูกแทรกเข้าไปในแกนกลางของโรเตอร์ 

BLDC Motor Rotor Sensor (เซ็นเซอร์ฮอลล์)

เนื่องจากไม่มีแปรงในมอเตอร์ BLDC จึงมีการควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อที่จะหมุนมอเตอร์ขดลวดสเตเตอร์จะต้องมีพลังตามลำดับและตำแหน่งของโรเตอร์ (เช่นขั้วโลกเหนือและเสาของโรเตอร์) จะต้องเป็นที่รู้จักเพื่อเพิ่มพลังให้กับขดลวดสเตเตอร์ที่เฉพาะเจาะจง

เซ็นเซอร์ตำแหน่งโดยใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์ (ทำงานบนหลักการเอฟเฟกต์ฮอลล์) มักใช้เพื่อตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า มอเตอร์ BLDC ส่วนใหญ่ใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์สามตัวที่ฝังอยู่ในสเตเตอร์เพื่อตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์

เซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นเซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่อยู่บนพื้นฐานของฮอลล์เอฟเฟกต์ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1879 โดยห้องโถงฟิสิกส์อเมริกันในวัสดุโลหะ แต่ไม่ได้ใช้เพราะเอฟเฟกต์ฮอลล์ในวัสดุโลหะอ่อนแอเกินไป ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์เริ่มใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อผลิตส่วนประกอบฮอลล์เนื่องจากเอฟเฟกต์ฮอลล์มีความสำคัญและได้รับการพัฒนาและพัฒนา เซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นเซ็นเซอร์ที่สร้างพัลส์แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทเมื่อสนามแม่เหล็กสลับผ่าน แอมพลิจูดของพัลส์ถูกกำหนดโดยความแรงของสนามของสนามแม่เหล็กกระตุ้น ดังนั้นเซ็นเซอร์ฮอลล์จึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก

เอาท์พุทของเซ็นเซอร์ฮอลล์จะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับว่าขั้วโลกเหนือของโรเตอร์คือขั้วโลกใต้หรือใกล้ขั้วโลกเหนือ โดยการรวมผลลัพธ์ของเซ็นเซอร์ทั้งสามลำดับของการใช้พลังงานที่แน่นอนสามารถกำหนดได้

ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์ DC ที่ถูกแปรงซึ่งสเตเตอร์และโรเตอร์กลับด้านอย่างสมบูรณ์ขดลวดเกราะตั้งอยู่ที่ด้านสเตเตอร์และวัสดุแม่เหล็กถาวรคุณภาพสูงตั้งอยู่ที่ด้านโรเตอร์โครงสร้างร่างกายมอเตอร์ของ BLDCM ประกอบด้วยขดลวดเกราะสเตเตอร์ 120 °ของมุมไฟฟ้าระหว่างเฟสตามลำดับ โครงสร้างนี้แตกต่างจากมอเตอร์ DC ที่แปรงแปรงอย่างหมดจดและคล้ายกับโครงสร้างที่คดเคี้ยวของสเตเตอร์ของมอเตอร์ AC แต่พลังงานคลื่น AC ของคลื่นสี่เหลี่ยมจะถูกส่งไปยังมอเตอร์โดยวงจรไดรฟ์เมื่อทำงาน

BLDCM เลือกสะพานเต็มสะพานสามเฟส-ดาราแบบหกรัฐหกรัฐ, โหมดการนำไฟฟ้าสองต่อสองซึ่งสอง mosfets มีพลังในวงจรไดรฟ์ในเวลาเดียวกัน ทุกเฟสอิเล็กทรอนิกส์เปลี่ยนไปหนึ่งครั้ง FA ที่มีศักยภาพแบบไดนามิกแม่เหล็กของสเตเตอร์เปลี่ยนมุมไฟฟ้า 60 °พื้นที่เป็นศักยภาพของแม่เหล็กแบบไดนามิกขั้นตอนระยะเวลาของมุมไฟฟ้า 60 ° FA ทำให้กระโดดได้ ถึงแม้ว่าโรเตอร์จะหมุนอย่างต่อเนื่อง แต่โหมดการหมุนโมเมนตัมแม่เหล็กสเตเตอร์เป็นประเภทก้าวซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์ AC แบบซิงโครนัสที่แท้จริงหมุนโมเมนตัมแม่เหล็ก FA ของ BLDCM และโมเมนตัมแม่เหล็กของโรเตอร์ FF ในช่วงเวลาที่มีการเปลี่ยนแปลงระยะเวลา 60 ° ~ 120 ° แรงบิดสูงสุดแม่เหล็กไฟฟ้าสูงสุด T, การหมุนของแม่เหล็กแบบถาวรแบบลากที่แข็งแกร่ง

หลักการทำงานของ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง นั้นคล้ายกับมอเตอร์ DC พู่กัน กฎหมายกองกำลังของ Lorentz ระบุว่าตราบใดที่ตัวนำที่พกพาในปัจจุบันถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กมันจะขึ้นอยู่กับแรง เนื่องจากแรงปฏิกิริยาแม่เหล็กจะถูกบังคับให้เท่ากันและตรงข้าม เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านขดลวดสนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยเสาแม่เหล็กของสเตเตอร์โดยมี homopolarities ขับไล่ซึ่งกันและกันและเสา anisotropic ดึงดูดซึ่งกันและกัน หากทิศทางของกระแสไฟฟ้าในขดลวดมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องเสาของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในโรเตอร์ก็จะเปลี่ยนไปอย่างต่อเนื่องและจากนั้นโรเตอร์จะหมุนตลอดเวลาภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็ก

ใน BLDC Motors แม่เหล็กถาวร (โรเตอร์) กำลังเคลื่อนไหวในขณะที่ตัวนำกระแสไฟฟ้า (สเตเตอร์) ได้รับการแก้ไข

BLDC Motor Operation Diagram

เมื่อขดลวดสเตเตอร์ได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟมันจะกลายเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและเริ่มสร้างสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอในช่องว่างอากาศ สวิตช์สร้างรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีรูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมูแม้ว่าจะมีความจริงที่ว่าแหล่งจ่ายไฟคือ DC โรเตอร์ยังคงหมุนเนื่องจากแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างสเตเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าและใบพัดแม่เหล็กถาวร

ด้วยการเปลี่ยนขดลวดเป็นสัญญาณที่สูงและต่ำขดลวดที่สอดคล้องกันจะตื่นเต้นเหมือนขั้วเหนือและขั้วใต้ ใบพัดแม่เหล็กถาวรที่มีขั้วใต้และขั้วโลกเหนืออยู่ในแนวเดียวกันกับเสาสเตเตอร์ซึ่งทำให้มอเตอร์หมุน

BLDC Motor Operation Diagrams สำหรับมอเตอร์ BLDC แบบหนึ่งขั้วและสองขั้วโลก

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงมาในสามการกำหนดค่า: เฟสเดี่ยวสองเฟสและสามเฟส ในหมู่พวกเขา BLDC สามเฟสเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด

(3) วิธีการขับขี่มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

วิธีการขับขี่ของ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการขับขี่ที่หลากหลายตามหมวดหมู่ที่แตกต่างกัน:

ตามรูปคลื่นไดรฟ์: คลื่นสแควร์คลื่นวิธีไดรฟ์นี้สะดวกในการตระหนักถึงง่ายต่อการตระหนักถึงมอเตอร์โดยไม่ต้องควบคุมเซ็นเซอร์ตำแหน่ง

Sinusoidal Drive: วิธีไดรฟ์นี้สามารถปรับปรุงเอฟเฟกต์การทำงานของมอเตอร์และสร้างเครื่องแบบแรงบิดออก แต่กระบวนการรับรู้ค่อนข้างซับซ้อน ในเวลาเดียวกันวิธีนี้มี SPWM และ SVPWM (Space Vector PWM) สองวิธี SVPWM ดีกว่า SPW

(4) ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

ข้อดี:

▷   กำลังขับสูง

▷ขนาดเล็กและน้ำหนัก 

▷การกระจายความร้อนที่ดีและประสิทธิภาพสูง 

▷ความเร็วในการทำงานที่หลากหลายและเสียงไฟฟ้าต่ำ 

▷ความน่าเชื่อถือสูงและข้อกำหนดการบำรุงรักษาต่ำ 

▷การตอบสนองแบบไดนามิกสูง 

▷สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำ

ไม่เพียงพอ:

▶ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นในการควบคุมมอเตอร์นี้มีราคาแพง 

▶จำเป็นต้องใช้วงจรไดรฟ์ที่ซับซ้อน 

▶จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งพิเศษ (ไม่ได้ใช้ FOC)

5） การประยุกต์ใช้มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในความต้องการแอปพลิเคชันต่าง ๆ เช่นการควบคุมอุตสาหกรรม (มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงมีบทบาทสำคัญในการผลิตอุตสาหกรรมเช่นสิ่งทอ, โลหะ, การพิมพ์, สายการผลิตอัตโนมัติ, เครื่องมือเครื่องจักรซีเอ็นซี, เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องจักรไดรฟ์ฮาร์ดดิสก์ดิสก์ดิสก์ฟลอปปี้ดิสก์กล้องภาพยนตร์ ฯลฯ ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของแกนหมุนและการเคลื่อนไหวของ บริษัท ย่อย นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์การดูแลสุขภาพ (การใช้ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นสามารถใช้ในการขับปั๊มเลือดขนาดเล็กในหัวใจเทียมในประเทศอุปกรณ์การผ่าตัดความเร็วสูง แอปพลิเคชัน

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงและมอเตอร์ DC แปรง

หมวดหมู่โครงการ	มอเตอร์ DC ไร้แปรง	แปรง DC มอเตอร์
โครงสร้าง	แม่เหล็กถาวรเป็นโรเตอร์ไดรฟ์ไฟฟ้าเป็นสเตเตอร์	แม่เหล็กถาวรเป็นโรเตอร์ไดรฟ์ไฟฟ้าเป็นสเตเตอร์
ขดลวดและเชื่อมโยงขดลวด	ลักษณะมอเตอร์แปรงอายุการใช้งานที่ยาวนานไม่มีสัญญาณรบกวนไม่มีการบำรุงรักษาเสียงรบกวนต่ำราคาสูง	การกระจายความร้อน
ดี	ยากจน	การชดเชย
การสลับการสลับอิเล็กทรอนิกส์พร้อมวงจรอิเล็กทรอนิกส์	การสัมผัสเชิงกลระหว่างแปรงและวงจรเรียงกระแส	เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์
องค์ประกอบฮอลล์ตัวเข้ารหัสออปติคัล ฯลฯ หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า	การแพร่กระจายด้วยตนเองโดยแปรง	การแพร่กระจายด้วยตนเองโดยแปรง
การพลิกกลับ	การเปลี่ยนลำดับการสลับของเกียร์พวงมาลัยอิเล็กทรอนิกส์	การเปลี่ยนขั้วแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัล
การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสีย	ลักษณะทางกลและการควบคุมที่ดีชีวิตที่ยาวนานไม่มีสัญญาณรบกวนเสียงต่ำ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า	ลักษณะทางกลและการควบคุมที่ดีเสียงรบกวนสูงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การเปรียบเทียบมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงและมอเตอร์ DC แปรง

ผู้ผลิตกระแสหลักของ BLDC Global (TOP10)

ปัจจุบัน บริษัท ชั้นนำในอุตสาหกรรม BLDC ได้แก่ ABB, AMTEK, NIDEC, MineBea Group, Textronic, United Motion Technologies, Baldor Electronics, บริษัท North American Electric, Schneider Electric และ Regalbeloit Corporation

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (BLDC) เป็นมอเตอร์แบบซิงโครนัสซึ่งสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยสเตเตอร์และสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยโรเตอร์มีความถี่เท่ากัน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากข้อดีของกำลังขับสูงเสียงรบกวนทางไฟฟ้าต่ำความน่าเชื่อถือสูงการตอบสนองแบบไดนามิกสูงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าน้อยลงและแรงบิดความเร็วที่ดีขึ้น

โครงสร้างภายในของมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

โครงสร้างของก มอเตอร์ DC brushless แสดงอยู่ด้านล่าง (slotted, rotor ภายนอก, มอเตอร์ไร้เซ็นเซอร์เป็นตัวอย่าง):

มอเตอร์ที่ไม่มีแปรงประกอบด้วยฝาครอบด้านหน้า, ฝากลาง, แม่เหล็ก, แผ่นเหล็กซิลิคอน, ลวดเคลือบ, แบริ่ง, เพลาหมุนและฝาหลัง ในหมู่พวกเขาแม่เหล็กแบริ่งและเพลาหมุนประกอบเป็นใบพัดของมอเตอร์ สเตเตอร์ของมอเตอร์ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิกอนและลวดเคลือบ ฝาครอบด้านหน้าฝาครอบกลางและฝาหลังประกอบด้วยเปลือกของมอเตอร์ ส่วนประกอบสำคัญอธิบายไว้ในตารางต่อไปนี้:

	ส่วนประกอบ	คำอธิบาย
ใบพัด	แม่เหล็ก	องค์ประกอบที่สำคัญของมอเตอร์ไร้แปรง พารามิเตอร์ประสิทธิภาพส่วนใหญ่ของมอเตอร์ไร้แปรงนั้นเกี่ยวข้องกับมัน
	แกนหมุน	ส่วนที่เน้นโดยตรงของโรเตอร์;
	การแบก	เป็นการรับประกันการทำงานของมอเตอร์ที่ราบรื่น ปัจจุบันมอเตอร์ไร้แปรงส่วนใหญ่ใช้ตลับลูกปืนลูกปืนลึก
ใบพัด	แผ่นเหล็กซิลิกอน	แผ่นเหล็กซิลิคอนเป็นส่วนสำคัญของมอเตอร์ไร้แปรงแบบ slotted ฟังก์ชั่นหลักคือการลดความต้านทานแม่เหล็กและมีส่วนร่วมในการทำงานของวงจรแม่เหล็ก
	ลวดเคลือบ	ในฐานะตัวนำที่มีพลังของขดลวดม้วน; ผ่านความถี่สลับและรูปคลื่นของกระแสสนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นรอบ ๆ สเตเตอร์เพื่อขับโรเตอร์ให้หมุน

คำอธิบายใบพัด

โรเตอร์ของก Brushless DC Motor (BLDC) ทำจากแม่เหล็กถาวรที่มีเสาหลายคู่จัดเรียงสลับกันตาม N- และ S-pole (เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ขั้วคู่)

ส่วนตัดขวางของโรเตอร์แม่เหล็ก

คำอธิบายสเตเตอร์

สเตเตอร์ของก Brushless DC Motor (BLDC) ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิกอน (รูปด้านล่าง) ด้วยขดลวดสเตเตอร์ที่วางไว้ในช่องตัดแกนตามแกนภายใน (จำนวนพารามิเตอร์ของเสาหลัก (จำนวนช่อง n) สเตเตอร์ที่คดเคี้ยวแต่ละตัวประกอบด้วยขดลวดจำนวนหนึ่งที่เชื่อมต่อซึ่งกันและกัน โดยทั่วไปแล้วขดลวดจะถูกกระจายในรูปแบบดาวสามตัวที่เชื่อมต่อกัน

ขดลวดวูดสตาร์ที่เชื่อมต่อกันสามครั้งตามวิธีการเชื่อมต่อขดลวดขดลวดสเตเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นขดลวดสี่เหลี่ยมคางหมูและขดลวดไซน์ ความแตกต่างระหว่างทั้งสองส่วนใหญ่เป็นรูปคลื่นของแรงไฟฟ้าเคาน์เตอร์ที่สร้างขึ้น ตามชื่อที่แนะนำ: การคดเคี้ยวสเตเตอร์สี่เหลี่ยมคางหมูสร้างแรงกระแทกแบบสี่เหลี่ยมคางหมูและการขดลวดไซนัสทำให้เกิดแรงกระแทกแบบไซน์ สิ่งนี้แสดงในรูปด้านล่าง:   

PS: เมื่อมอเตอร์ถูกจัดหาโดยไม่มีการโหลดรูปคลื่นสามารถวัดได้ด้วยออสซิลโลสโคป

02 การจำแนกประเภทของมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

คำอธิบายการจำแนกประเภทมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

Brushless DC Motor (BLDC) ตามการกระจายของโรเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์โรเตอร์ภายในมอเตอร์โรเตอร์ภายนอก; ตามเฟสไดรฟ์สามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์เฟสเดี่ยวมอเตอร์สองเฟสมอเตอร์สามเฟส (การใช้งานที่พบบ่อยที่สุด); ตามที่เซ็นเซอร์ถูกแบ่งออกเป็นมอเตอร์ประสาทสัมผัสและมอเตอร์ที่ไม่ประสาทและอื่น ๆ มีการจำแนกประเภทของมอเตอร์มากมายเหตุผลอวกาศไม่ให้อยู่ที่นี่เพื่ออธิบายพี่น้องที่สนใจในความเข้าใจของตัวเอง

คำอธิบายมอเตอร์โรเตอร์ด้านในและด้านนอก

มอเตอร์ไร้แปรง สามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์โรเตอร์ด้านนอกและมอเตอร์โรเตอร์ด้านในตามโครงสร้างแถวของโรเตอร์และสเตเตอร์ (ดังที่แสดงด้านล่าง)

เครื่องยนต์	ซึ่งอธิบายได้
มอเตอร์โรเตอร์ด้านนอก	ม้วนขดลวดพลังงานภายในทำหน้าที่เป็นสเตเตอร์และแม่เหล็กถาวรจะถูกรวมเข้ากับตัวเรือนเป็นใบพัด ในสำนวนทั่วไป: โรเตอร์อยู่ข้างนอกและสเตเตอร์อยู่ข้างใน;
มอเตอร์โรเตอร์ภายใน	แม่เหล็กถาวรภายในนั้นเชื่อมโยงกับเพลาเป็นใบพัดขดลวดม้วนที่มีพลังและเปลือกเป็นสเตเตอร์ โดยทั่วไป: โรเตอร์ด้านในสเตเตอร์ด้านนอก;

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์โรเตอร์ภายในและภายนอก

นอกเหนือจากการเรียงลำดับของโรเตอร์และสเตเตอร์ที่แตกต่างกันแล้วยังมีความแตกต่างระหว่างมอเตอร์โรเตอร์ภายในและภายนอกดังนี้:

ลักษณะเฉพาะ	มอเตอร์โรเตอร์ภายใน	มอเตอร์โรเตอร์ด้านนอก
ความหนาแน่นของพลังงาน	สูงกว่า	ต่ำกว่า
ความเร็ว	สูงกว่า	ต่ำกว่า
ความเสถียรลดลง	ต่ำกว่า	สูงกว่า
ค่าใช้จ่าย	ค่อนข้างสูง	ต่ำกว่า
การกระจายความร้อน	ปานกลาง	เลวร้ายลง
คู่เสา	น้อย	มากกว่า

03 พารามิเตอร์มอเตอร์ไร้แปรง

พารามิเตอร์มอเตอร์ไร้แปรง

พารามิเตอร์	คำอธิบาย
แรงดันไฟฟ้า	สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงมันเหมาะสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่หลากหลายและพารามิเตอร์นี้เป็นแรงดันไฟฟ้าในการทำงานภายใต้เงื่อนไขการโหลดที่ระบุ
ค่า KV	ความสำคัญทางกายภาพ: ความเร็วต่อนาทีภายใต้แรงดันไฟฟ้า 1V นั่นคือ: ความเร็ว (ไม่มีโหลด) = ค่า kV * แรงดันไฟฟ้าทำงานสำหรับมอเตอร์ไร้แปรงที่มีข้อกำหนดขนาด: 1. จำนวนการหมุนที่คดเคี้ยวมีขนาดใหญ่ 2. การหมุนน้อยลงของการคดเคี้ยวค่า kV สูงกระแสเอาต์พุตสูงสุดแรงบิดขนาดเล็ก;
แรงบิดและความเร็ว	แรงบิด (ช่วงเวลา, แรงบิด): แรงบิดการขับขี่ที่เกิดจากโรเตอร์ในมอเตอร์สามารถใช้ในการขับเคลื่อนโหลดเชิงกล; ความเร็ว: ความเร็วมอเตอร์ต่อนาที
กระแสสูงสุด	กระแสสูงสุดที่สามารถทนและทำงานได้อย่างปลอดภัย
โครงสร้างราง	จำนวนเสาหลัก (จำนวนช่อง n): จำนวนช่องของแผ่นเหล็กซิลิคอนสเตเตอร์; จำนวนเสาเหล็กแม่เหล็ก (หมายเลขขั้ว P): จำนวนเหล็กแม่เหล็กบนโรเตอร์
การเหนี่ยวนำสเตเตอร์	การเหนี่ยวนำที่ปลายทั้งสองของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวของมอเตอร์ที่เหลือ
ความต้านทานสเตเตอร์	ความต้านทาน DC ของแต่ละเฟสที่คดเคี้ยวของมอเตอร์ที่ 20 ℃
ความต้านทาน DC ของแต่ละเฟสที่คดเคี้ยวของมอเตอร์ที่ 20 ℃	ภายใต้เงื่อนไขที่ระบุเมื่อการคดเคี้ยวของมอเตอร์เปิดค่าของแรงไฟฟ้าที่เกิดจากเส้นตรงที่เกิดขึ้นในการขดลวดเกราะต่อความเร็วหน่วย

การควบคุมมอเตอร์ BLDC

อัลกอริทึมการควบคุมมอเตอร์ BLDC

มอเตอร์ไร้แปรงเป็นประเภทการสื่อสารด้วยตนเอง (การสลับทิศทางด้วยตนเอง) และมีความซับซ้อนในการควบคุมมากขึ้น

การควบคุมมอเตอร์ BLDC ต้องการความรู้เกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์และกลไกที่มอเตอร์ผ่านการควบคุมพวงมาลัย สำหรับการควบคุมความเร็วแบบวงปิดมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสองประการคือการวัดสำหรับความเร็วของโรเตอร์/ หรือสัญญาณมอเตอร์และสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมพลังงานความเร็วมอเตอร์

BLDC Motors สามารถมีสัญญาณ PWM ที่สอดคล้องกันหรือตรงกลางตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน แอปพลิเคชันส่วนใหญ่ต้องการการดำเนินการเปลี่ยนความเร็วเท่านั้นและจะใช้สัญญาณ PWM ที่จัดเรียง 6 ด้านแยกกัน 6 รายการ

สิ่งนี้ให้ความละเอียดสูงสุด หากแอปพลิเคชันต้องการการวางตำแหน่งเซิร์ฟเวอร์การเบรกพลังงานหรือการพลิกกลับพลังงานแนะนำให้ใช้สัญญาณ PWM ที่สอดคล้องกันตรงกลาง ในการรับรู้ตำแหน่งของโรเตอร์มอเตอร์ BLDC ใช้เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์เพื่อให้การตรวจจับตำแหน่งแน่นอน ส่งผลให้เกิดการใช้สายไฟมากขึ้นและต้นทุนที่สูงขึ้น การควบคุม BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์และใช้แรงไฟฟ้าเคาน์เตอร์ของมอเตอร์ (แรงไฟฟ้า) เพื่อทำนายตำแหน่งของโรเตอร์ การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันความเร็วตัวแปรที่มีต้นทุนต่ำเช่นพัดลมและปั๊ม จำเป็นต้องมีการควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์สำหรับตู้เย็นและคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศเมื่อใช้มอเตอร์ BLDC

การแทรกเวลาและการเสริมเวลาไม่โหลด

มอเตอร์ BLDC ส่วนใหญ่ไม่ต้องการ PWM เสริมการแทรกเวลาที่ไม่มีโหลดหรือการชดเชยเวลาโหลดไม่โหลด แอปพลิเคชั่น BLDC เพียงอย่างเดียวที่อาจต้องใช้คุณสมบัติเหล่านี้คือมอเตอร์ Servo Servo Performance Performance, Sine Wave ที่ตื่นเต้นมอเตอร์ BLDC, AC แบบไร้แปรงหรือมอเตอร์ซิงโครนัสพีซี

อัลกอริทึมควบคุม

อัลกอริทึมการควบคุมที่แตกต่างกันจำนวนมากใช้เพื่อให้การควบคุมมอเตอร์ BLDC โดยทั่วไปแล้วทรานซิสเตอร์พลังงานจะถูกใช้เป็นตัวควบคุมเชิงเส้นเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ วิธีการนี้ไม่สามารถใช้งานได้จริงเมื่อขับมอเตอร์พลังงานสูง มอเตอร์พลังสูงจะต้องควบคุม PWM และต้องการไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อให้ฟังก์ชั่นการเริ่มต้นและการควบคุม

อัลกอริทึมการควบคุมจะต้องจัดเตรียมสามฟังก์ชั่นต่อไปนี้:

แรงดันไฟฟ้า PWM สำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์

กลไกในการแก้ไขและเดินทางมอเตอร์

วิธีการทำนายตำแหน่งโรเตอร์โดยใช้แรงไฟฟ้าย้อนกลับหรือเซ็นเซอร์ฮอลล์

การปรับความกว้างของพัลส์ใช้เพื่อใช้แรงดันไฟฟ้าผันแปรกับขดลวดมอเตอร์เท่านั้น แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพเป็นสัดส่วนกับวัฏจักรการทำงานของ PWM เมื่อได้รับการแลกเปลี่ยนวงจรเรียงกระแสที่เหมาะสมลักษณะความเร็วแรงบิดของ BLDC นั้นเหมือนกับมอเตอร์ DC ต่อไปนี้ แรงดันไฟฟ้าผันแปรสามารถใช้ในการควบคุมความเร็วและแรงบิดผันแปรของมอเตอร์

การเปลี่ยนทรานซิสเตอร์พลังงานช่วยให้การไขลานที่เหมาะสมในสเตเตอร์สามารถสร้างแรงบิดที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ ในมอเตอร์ BLDC MCU จะต้องรู้ตำแหน่งของโรเตอร์และสามารถทำการแลกเปลี่ยนได้ในเวลาที่เหมาะสม

BLDC มอเตอร์สี่เหลี่ยมคางหมู

หนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดสำหรับ DC brushless motors คือการใช้สิ่งที่เรียกว่า trapezoidal commutation

ไดอะแกรมบล็อกง่ายๆของตัวควบคุมบันไดสำหรับมอเตอร์ BLDC ในแผนผังแผนผังนี้

ในแผนผังนี้กระแสถูกควบคุมโดยคู่ของขั้วมอเตอร์ในแต่ละครั้งในขณะที่ขั้วมอเตอร์ที่สามจะถูกตัดการเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์จากแหล่งจ่ายไฟ    

อุปกรณ์ฮอลล์สามตัวที่ฝังอยู่ในมอเตอร์ขนาดใหญ่จะใช้เพื่อให้สัญญาณดิจิตอลซึ่งวัดตำแหน่งโรเตอร์ในภาค 60 องศาและให้ข้อมูลนี้ที่ตัวควบคุมมอเตอร์ เนื่องจากการไหลของปัจจุบันมีค่าเท่ากับสองขดลวดในแต่ละครั้งและเป็นศูนย์ในครั้งที่สามวิธีนี้จะสร้างเวกเตอร์พื้นที่ปัจจุบันที่มีเพียงหนึ่งในหกทิศทางที่เหมือนกัน เมื่อมอเตอร์ถูกนำไปใช้กระแสไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์จะถูกสลับด้วยไฟฟ้า

ตำแหน่ง 30 องศา

การควบคุมแบบสี่เหลี่ยมคางหมู: รูปคลื่นของคลื่นและแรงบิดที่วงจรเรียงกระแส

รูปคลื่นปัจจุบันในแต่ละม้วนเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูเริ่มต้นที่ศูนย์และไปยังกระแสบวกจากนั้นเป็นศูนย์จากนั้นกระแสลบ สิ่งนี้จะสร้างเวกเตอร์พื้นที่ปัจจุบันที่จะเข้าใกล้การหมุนที่สมดุลขณะที่มันก้าวขึ้นไปใน 6 ทิศทางที่แตกต่างกันเมื่อโรเตอร์หมุน

ในการใช้งานมอเตอร์เช่นเครื่องปรับอากาศและตู้เย็นการใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์นั้นไม่คงที่ เซ็นเซอร์ที่มีศักยภาพย้อนกลับที่เกิดขึ้นในขดลวดที่ไม่ได้เชื่อมโยงสามารถใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน

ระบบขับเคลื่อนสี่เหลี่ยมคางหมูดังกล่าวเป็นเรื่องธรรมดามากเนื่องจากความเรียบง่ายของวงจรควบคุมของพวกเขา แต่พวกเขาประสบปัญหาระลอกแรงบิดในระหว่างการแก้ไข

การแลกเปลี่ยนไซน์ที่ถูกต้องสำหรับมอเตอร์ตรี

การเปลี่ยนวงจรเรียงกระแสสี่เหลี่ยมคางหมูไม่เพียงพอที่จะให้การควบคุมมอเตอร์ BLDC ที่สมดุลและแม่นยำ ส่วนใหญ่เป็นเพราะแรงบิดที่เกิดขึ้นในสามเฟส มอเตอร์ที่ไม่มีแปรง (ด้วยแรงกระแทกคลื่นไซนัส

แรงบิดเพลาหมุน = kt [irsin (o)+issin (o+120)+itsin (o+240)]]

โดยที่: O คือมุมไฟฟ้าของเพลาหมุน KT คือค่าคงที่แรงบิดของมอเตอร์ IR คือและสำหรับกระแสเฟสถ้ากระแสเฟสเป็นไซน์: IR = i0sino; คือ = i0sin (+120o); มัน = i0sin (+240o)

จะได้รับ: แรงบิดเพลาหมุน = 1.5i0 * kt (ค่าคงที่เป็นอิสระจากมุมของเพลาหมุน)

วงจรเรียงกระแสไซนัสที่เปลี่ยนตัวควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงพยายามขับเคลื่อนขดลวดมอเตอร์สามตัวด้วยกระแสสามกระแสที่แตกต่างกันอย่างราบรื่นในขณะที่มอเตอร์หมุน เฟสที่เกี่ยวข้องของกระแสเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกเพื่อให้พวกเขาจะสร้างเวกเตอร์พื้นที่ที่ราบรื่นของกระแสโรเตอร์ในทิศทางมุมฉากไปยังโรเตอร์ด้วยความแปรปรวน สิ่งนี้จะช่วยลดแรงบิดระลอกคลื่นและพวงมาลัยที่เกี่ยวข้องกับพวงมาลัยทางเหนือ

เพื่อที่จะสร้างการปรับไซน์ที่ราบรื่นของกระแสมอเตอร์เมื่อมอเตอร์หมุนจำเป็นต้องมีการวัดตำแหน่งของโรเตอร์ที่แม่นยำ อุปกรณ์ฮอลล์ให้การคำนวณอย่างคร่าวๆของตำแหน่งโรเตอร์ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับจุดประสงค์นี้ ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีการตอบรับเชิงมุมจากเครื่องเข้ารหัสหรืออุปกรณ์ที่คล้ายกัน

ไดอะแกรมบล็อกที่ง่ายขึ้นของตัวควบคุมคลื่นไซน์มอเตอร์ BLDC

เนื่องจากกระแสที่คดเคี้ยวจะต้องรวมกันเพื่อสร้างเวกเตอร์ช่องว่างปัจจุบันของโรเตอร์คงที่และเนื่องจากขดลวดสเตเตอร์แต่ละตัวอยู่ที่มุมห่างกัน 120 องศากระแสในแต่ละลวดจะต้องเป็นไซน์และมีการเลื่อนเฟส 120 องศา ข้อมูลตำแหน่งจากตัวเข้ารหัสใช้เพื่อสังเคราะห์คลื่นไซน์สองคลื่นด้วยการเลื่อนเฟส 120 องศาระหว่างทั้งสอง สัญญาณเหล่านี้จะถูกคูณด้วยคำสั่งแรงบิดเพื่อให้แอมพลิจูดของคลื่นไซน์เป็นสัดส่วนกับแรงบิดที่ต้องการ เป็นผลให้คำสั่งปัจจุบันของไซน์ทั้งสองนั้นมีการยกเลิกอย่างเหมาะสมดังนั้นจึงสร้างเวกเตอร์อวกาศปัจจุบันสเตเตอร์หมุนในทิศทางมุมฉาก

สัญญาณคำสั่งปัจจุบันไซน์จะส่งออกคู่ของคอนโทรลเลอร์ PI ที่ปรับกระแสไฟฟ้าในขดลวดมอเตอร์ที่เหมาะสมทั้งสอง กระแสในม้วนใบพัดที่สามคือผลรวมเชิงลบของกระแสที่คดเคี้ยวที่ควบคุมและดังนั้นจึงไม่สามารถควบคุมแยกกันได้ เอาต์พุตของคอนโทรลเลอร์ PI แต่ละตัวจะถูกส่งไปยังโมดูเลเตอร์ PWM จากนั้นไปยังสะพานเอาท์พุทและขั้วมอเตอร์ทั้งสอง แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเทอร์มินัลมอเตอร์ที่สามนั้นได้มาจากผลรวมเชิงลบของสัญญาณที่ใช้กับขดลวดสองตัวแรกที่ใช้อย่างเหมาะสมสำหรับแรงดันไฟฟ้าไซน์สามตัวเว้นระยะห่างกัน 120 องศาตามลำดับ

เป็นผลให้รูปคลื่นกระแสเอาต์พุตจริงติดตามสัญญาณคำสั่งไซน์ปัจจุบันอย่างแม่นยำและเวกเตอร์พื้นที่ปัจจุบันที่เกิดขึ้นจะหมุนได้อย่างราบรื่นเพื่อให้มีความเสถียรในเชิงปริมาณและมุ่งเน้นไปที่ทิศทางที่ต้องการ

ผลการควบคุมวงจรเรียงกระแสไซน์ไซน์ของการควบคุมเสถียรไม่สามารถทำได้โดยการบังคับเลี้ยวของวงจรสี่เหลี่ยมคางหมูโดยทั่วไป อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงที่ความเร็วมอเตอร์ต่ำจึงแยกจากกันด้วยความเร็วมอเตอร์สูง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นตัวควบคุมการส่งคืนปัจจุบันจะต้องติดตามสัญญาณไซน์ของความถี่ที่เพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกันพวกเขาจะต้องเอาชนะแรงไฟฟ้าเคาน์เตอร์ของมอเตอร์ที่เพิ่มความกว้างและความถี่เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น

เนื่องจากคอนโทรลเลอร์ PI มีการตอบสนองที่ จำกัด และการตอบสนองความถี่การรบกวนแบบไม่แปรเปลี่ยนเวลาไปยังลูปควบคุมปัจจุบันจะทำให้เกิดความล่าช้าเฟสและรับข้อผิดพลาดในกระแสมอเตอร์ที่เพิ่มขึ้นด้วยความเร็วที่สูงขึ้น สิ่งนี้จะรบกวนทิศทางของเวกเตอร์อวกาศปัจจุบันที่เกี่ยวกับโรเตอร์จึงทำให้เกิดการกระจัดจากทิศทางการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นแรงบิดที่น้อยลงสามารถผลิตได้โดยกระแสจำนวนหนึ่งดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีกระแสมากขึ้นเพื่อรักษาแรงบิด ประสิทธิภาพลดลง

การลดลงนี้จะดำเนินต่อไปเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ในบางจุดการกระจัดเฟสของกระแสเกิน 90 องศา เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นแรงบิดจะลดลงเป็นศูนย์ ผ่านการรวมกันของไซน์ความเร็วความเร็ว ณ จุดนี้ข้างต้นส่งผลให้เกิดแรงบิดเชิงลบและดังนั้นจึงไม่สามารถรับรู้ได้

อัลกอริทึมการควบคุมมอเตอร์ AC

การควบคุมสเกลาร์

การควบคุมสเกลาร์ (หรือการควบคุม V/Hz) เป็นวิธีง่ายๆในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์คำสั่ง

แบบจำลองสถานะคงที่ของมอเตอร์บัญชาการส่วนใหญ่จะใช้เพื่อให้ได้เทคโนโลยีดังนั้นประสิทธิภาพชั่วคราวจึงเป็นไปไม่ได้ ระบบไม่มีลูปปัจจุบัน เพื่อควบคุมมอเตอร์แหล่งจ่ายไฟสามเฟสจะแตกต่างกันไปในแอมพลิจูดและความถี่เท่านั้น

การควบคุมเวกเตอร์หรือการควบคุมการวางแนวสนามแม่เหล็ก

แรงบิดในมอเตอร์แตกต่างกันไปตามฟังก์ชั่นของสนามแม่เหล็กและแม่เหล็กโรเตอร์และยอดเขาเมื่อทั้งสองฟิลด์เป็นมุมฉากซึ่งกันและกัน ในการควบคุมที่ใช้สเกลาร์มุมระหว่างสนามแม่เหล็กทั้งสองแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

การควบคุม Vector จัดการเพื่อสร้าง orthogonality อีกครั้งใน AC Motors เพื่อควบคุมแรงบิดแต่ละตัวสร้างกระแสจากฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นเพื่อให้เกิดการตอบสนองของเครื่อง DC การควบคุมเวกเตอร์ของมอเตอร์ที่ได้รับคำสั่ง AC นั้นคล้ายกับการควบคุมมอเตอร์ DC ที่ตื่นเต้นแยกกัน

ในมอเตอร์ DC พลังงานสนามแม่เหล็กφFที่เกิดจากกระแสการกระตุ้นหากเป็นมุมฉากกับฟลักซ์เกราะφAที่สร้างขึ้นโดย IA ปัจจุบันของเกราะ สนามแม่เหล็กเหล่านี้ถูกแยกออกและเสถียรด้วยความเคารพซึ่งกันและกัน เป็นผลให้เมื่อกระแสเกราะถูกควบคุมเพื่อควบคุมแรงบิดพลังงานสนามแม่เหล็กจะไม่ได้รับผลกระทบและการตอบสนองชั่วคราวที่เร็วขึ้นจะเกิดขึ้นได้

การควบคุมเชิงสนาม (FOC) ของมอเตอร์ AC สามเฟสประกอบด้วยการเลียนแบบการทำงานของมอเตอร์ DC ตัวแปรที่ควบคุมทั้งหมดจะถูกเปลี่ยนเป็นคณิตศาสตร์เป็น DC แทน AC แรงบิดและฟลักซ์การควบคุมอิสระเป้าหมาย

มีสองวิธีในการควบคุมการปฐมนิเทศสนาม (FOC): FOC โดยตรง: ทิศทางของสนามแม่เหล็กโรเตอร์ (Rotorfluxangle) คำนวณโดยตรงโดย FOC ผู้สังเกตการณ์ฟลักซ์ทางอ้อม: ทิศทางของสนามแม่เหล็กโรเตอร์

การควบคุมเวกเตอร์ต้องการความรู้เกี่ยวกับตำแหน่งของฟลักซ์โรเตอร์และสามารถคำนวณได้โดยอัลกอริทึมขั้นสูงโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับกระแสเทอร์มินัลและแรงดันไฟฟ้า (ใช้แบบจำลองแบบไดนามิกของมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC) อย่างไรก็ตามจากมุมมองของการใช้งานความต้องการทรัพยากรการคำนวณเป็นสิ่งสำคัญ

วิธีการที่แตกต่างกันสามารถใช้ในการใช้อัลกอริทึมการควบคุมเวกเตอร์ เทคนิค Feedforward การประมาณแบบจำลองและเทคนิคการควบคุมแบบปรับตัวสามารถใช้เพื่อเพิ่มการตอบสนองและความมั่นคง

การควบคุมเวกเตอร์ของมอเตอร์ AC: ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

หัวใจสำคัญของอัลกอริทึมการควบคุมเวกเตอร์คือการแปลงที่สำคัญสองครั้งคือการแปลงคลาร์กการแปลงสวนสาธารณะและการผกผัน การใช้การเปลี่ยนคลาร์กและพาร์คช่วยให้สามารถควบคุมกระแสโรเตอร์ได้ในบริเวณโรเตอร์ สิ่งนี้ช่วยให้ระบบควบคุมใบพัดสามารถกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่ควรส่งไปยังโรเตอร์เพื่อเพิ่มแรงบิดให้สูงสุดภายใต้โหลดที่แตกต่างกันแบบไดนามิก

การแปลงคลาร์ก: การแปลงคณิตศาสตร์คลาร์กปรับเปลี่ยนระบบสามเฟสเป็นระบบสองพิกัด:

โดยที่ IA และ IB เป็นส่วนประกอบของ datum orthogonal และ io เป็นองค์ประกอบ homoplanar ที่ไม่สำคัญ

กระแสโรเตอร์สามเฟสเทียบกับระบบอ้างอิงหมุน

การแปลงพาร์ค: การแปลงทางคณิตศาสตร์ของอุทยานแปลงระบบคงที่แบบสองทิศทางเป็นเวกเตอร์ระบบหมุน

การแสดงเฟรมสองเฟสα, frame ถูกคำนวณโดยการแปลงคล๊าร์คจากนั้นป้อนเข้าสู่โมดูลการหมุนของเวกเตอร์ซึ่งมันหมุนมุมθเพื่อให้สอดคล้องกับ D, q เฟรมที่ติดอยู่กับพลังงานโรเตอร์ ตามสมการข้างต้นการแปลงมุมθจะรับรู้

โครงสร้างพื้นฐานของการควบคุมเวกเตอร์ที่มุ่งเน้นสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ AC

การเปลี่ยนแปลงของคล๊าร์คใช้กระแสสามเฟส IA, IB และ IC ซึ่งอยู่ในเฟสสเตเตอร์พิกัดคงที่จะถูกเปลี่ยนเป็น ISD และ ISQ ซึ่งกลายเป็นองค์ประกอบในการแปลงอุทยาน d, q การเปลี่ยนแปลงของคล๊าร์คขึ้นอยู่กับรูปแบบของฟลักซ์มอเตอร์ กระแส ISD, ISQ และมุมฟลักซ์ทันทีθซึ่งคำนวณจากโมเดลฟลักซ์มอเตอร์ใช้ในการคำนวณแรงบิดไฟฟ้าของมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC

พื้นฐานของการควบคุมเวกเตอร์ของมอเตอร์ AC

ค่าที่ได้รับเหล่านี้จะถูกเปรียบเทียบซึ่งกันและกันและค่าอ้างอิงและอัปเดตโดยคอนโทรลเลอร์ PI

ตารางที่ 1: การเปรียบเทียบการควบคุมของมอเตอร์ในบรรทัดและการควบคุมเวกเตอร์:

พารามิเตอร์ควบคุม	การควบคุม V/Hz	การควบคุมยาริ	การควบคุม sagittal แบบไร้เซ็นเซอร์
การปรับความเร็ว	1%	0 001%	0 05%
การปรับแรงบิด	ยากจน	+/- 2%	+/- 5%
รุ่นมอเตอร์	อย่า	ความต้องการ	จำเป็นต้องมีแบบจำลองที่แม่นยำ
พลังการประมวลผล MCU	ต่ำ	สูง	สูง +dsp

ข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของการควบคุมมอเตอร์ที่ใช้เวกเตอร์คือเป็นไปได้ที่จะใช้หลักการเดียวกันเพื่อเลือกแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสมเพื่อแยกการควบคุมมอเตอร์ AC, PM-AC หรือ BLDC ประเภทต่าง ๆ แยกต่างหาก

การควบคุมเวกเตอร์ของมอเตอร์ BLDC

BLDC Motor เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการควบคุมเวกเตอร์ที่มุ่งเน้นภาคสนาม มอเตอร์ไร้แปรงที่มี FOC สามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้มากถึง 95%และยังมีประสิทธิภาพมากสำหรับมอเตอร์ด้วยความเร็วสูง

การควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์

การควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์มักใช้กระแสขับเคลื่อนแบบสองทิศทาง โดยปกติแล้วมอเตอร์สเต็ปประเภทนี้จะมี 3 ลำดับไดรฟ์:

1. 
   

   ไดรฟ์เต็มขั้นตอนเดียว:

   
   

ในโหมดนี้การไขลานจะถูกขับเคลื่อนในลำดับต่อไปนี้ AB/CD/BA/DC (BA หมายความว่า AB ที่คดเคี้ยวนั้นถูกขับเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม) ลำดับนี้เรียกว่าโหมดเต็มขั้นตอนเดียวหรือโหมดที่ขับเคลื่อนด้วยคลื่น ในครั้งเดียวมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเพียงครั้งเดียว

2. ไดรฟ์แบบเต็มเฟสแบบเต็ม: ไดรฟ์:

ในโหมดนี้ทั้งสองเฟสจะถูกชาร์จเข้าด้วยกันดังนั้นโรเตอร์จึงอยู่ระหว่างเสาทั้งสองเสมอ โหมดนี้เรียกว่า Biphase Full Step โหมดนี้เป็นลำดับไดรฟ์ปกติของมอเตอร์สองขั้วสามารถส่งออกแรงบิดสูงสุด

3. โหมดครึ่งขั้นตอน:

โหมดนี้จะเป็นขั้นตอนเฟสเดี่ยวและขั้นตอนสองเฟสเข้าด้วยกันพลังงาน: กำลังเฟสเดี่ยวจากนั้นเพิ่มกำลังสองครั้งจากนั้นพลังงานเฟสเดี่ยว ... ดังนั้นมอเตอร์จะทำงานเพิ่มขึ้นครึ่งขั้นตอน โหมดนี้เรียกว่าโหมดครึ่งขั้นตอนและมุมขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพของมอเตอร์ต่อการกระตุ้นลดลงครึ่งหนึ่งและแรงบิดเอาท์พุทก็ลดลงเช่นกัน

สามโหมดข้างต้นสามารถใช้ในการหมุนในทิศทางตรงกันข้าม (ทวนเข็มนาฬิกา) แต่ไม่ใช่ถ้าคำสั่งกลับด้าน

โดยปกติแล้วมอเตอร์สเต็ปเปอร์มีหลายเสาเพื่อลดมุมขั้นตอน แต่จำนวนของขดลวดและลำดับไดรฟ์คงที่

อัลกอริทึมการควบคุมมอเตอร์ DC ทั่วไป

การควบคุมความเร็วมอเตอร์ทั่วไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้สองวงจรของมอเตอร์: การควบคุมมุมการควบคุมเฟส PWM

การควบคุมมุมเฟส

การควบคุมมุมเฟสเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ทั่วไป ความเร็วถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนมุมโค้งจุดของ Triac การควบคุมมุมเฟสเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ประหยัดมากอย่างไรก็ตามมันไม่ได้มีประสิทธิภาพมากและมีแนวโน้มที่จะเกิดการรบกวนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

การควบคุมมุมเฟสของมอเตอร์ทั่วไป

ไดอะแกรมที่แสดงด้านบนแสดงให้เห็นถึงกลไกของการควบคุมมุมเฟสและเป็นแอปพลิเคชันทั่วไปของการควบคุมความเร็ว Triac การเคลื่อนที่เฟสของพัลส์เกตเกตสร้างแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพดังนั้นจึงใช้ความเร็วมอเตอร์ที่แตกต่างกันและใช้วงจรการตรวจจับแบบซ่องทางข้ามเพื่อสร้างการอ้างอิงเวลาเพื่อชะลอพัลส์เกต

การควบคุม Chopper PWM

การควบคุม PWM เป็นทางออกขั้นสูงสำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์ทั่วไป ในโซลูชันนี้พลังงาน mofset หรือ IGBT จะเปิดแรงดันไฟฟ้าสาย AC ที่แก้ไขด้วยความถี่สูงเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่แปรผันตามเวลาสำหรับมอเตอร์

PWM Chopper Control สำหรับ General Motors

ช่วงความถี่การสลับโดยทั่วไปคือ 10-20kHz เพื่อกำจัดเสียงรบกวน วิธีการควบคุมมอเตอร์วัตถุประสงค์ทั่วไปนี้ช่วยให้สามารถควบคุมปัจจุบันได้ดีขึ้นและประสิทธิภาพของ EMI ที่ดีขึ้นดังนั้นประสิทธิภาพที่สูงขึ้น