Nguyên tắc của động cơ DC không chổi than (BLDC) và cách sử dụng chúng chính xác

Động cơ cơ bản nhất là động cơ 'DC (Động cơ bàn chải) '. Bằng cách đặt một cuộn dây vào một từ trường và đi qua một dòng chảy qua nó, cuộn dây sẽ bị đẩy lùi bởi các cực từ ở một bên và bị thu hút bởi phía bên kia cùng một lúc, và sẽ tiếp tục xoay theo hành động này. Trong quá trình quay, dòng điện chảy qua cuộn dây được đảo ngược, khiến nó quay liên tục. Có một phần của động cơ được gọi là 'Commutator ' được cung cấp bởi 'bàn chải ', được định vị phía trên 'bánh răng lái ' và di chuyển liên tục khi nó quay. Bằng cách thay đổi vị trí của bàn chải, hướng của dòng điện có thể được thay đổi. Các cổ góp và bàn chải là các cấu trúc không thể thiếu để xoay động cơ DC.

Hình 1: Sơ đồ hoạt động của động cơ DC (động cơ chải).

Trình giao dịch chuyển đổi dòng điện trong cuộn dây, đảo ngược hướng của các cực để chúng luôn xoay sang phải. Các bàn chải cung cấp năng lượng cho người giao dịch quay với trục.

Động cơ hoạt động trong nhiều lĩnh vực

Chúng tôi đã phân loại động cơ theo loại nguồn cung cấp năng lượng và nguyên tắc xoay (Hình 2). Chúng ta hãy xem xét ngắn gọn về các đặc điểm và cách sử dụng của từng loại động cơ.

Hình 2: Các loại động cơ chính

Động cơ DC (động cơ chải), đơn giản và dễ điều khiển, thường được sử dụng cho các ứng dụng như mở và đóng các khay đĩa quang trong các thiết bị gia dụng. Chúng cũng được sử dụng trong ô tô cho các ứng dụng như mở và đóng gương điện và điều khiển hướng. Mặc dù nó không tốn kém và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, nhưng nó có nhược điểm của nó. Vì người giao dịch tiếp xúc với bàn chải, nó có tuổi thọ ngắn và các bàn chải phải được thay thế định kỳ hoặc theo bảo hành.

Một động cơ bước sẽ xoay với số lượng xung điện được gửi đến nó. Lượng chuyển động phụ thuộc vào số lượng xung điện được gửi đến nó, làm cho nó phù hợp để điều chỉnh vị trí.

Nó thường được sử dụng tại nhà để cho ăn bằng giấy và máy in fax ', v.v. Vì các bước cho ăn của máy fax phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật (khắc, độ mịn), một động cơ bước quay với số lượng xung điện rất dễ sử dụng. Thật dễ dàng để giải quyết vấn đề mà máy dừng tạm thời khi tín hiệu dừng. Các động cơ đồng bộ, có số lần quay thay đổi theo tần số của nguồn điện, được sử dụng trong các ứng dụng như bảng quay 'cho lò vi sóng.

Bộ động cơ có bộ giảm tốc thiết bị để có được số lượng vòng quay phù hợp để làm nóng thức ăn. Động cơ cảm ứng cũng bị ảnh hưởng bởi tần suất của nguồn điện, nhưng tần suất và số lượng vòng quay không trùng khớp. Trong quá khứ, các động cơ AC này đã được sử dụng trong quạt hoặc máy giặt.

Như bạn có thể thấy, một loạt các động cơ đang hoạt động trong một số lĩnh vực. Các đặc điểm của động cơ BLDC là gì (Động cơ không chổi than ) làm cho chúng rất linh hoạt?

Làm thế nào để một động cơ BLDC xoay?

'Bl ' trong Động cơ BLDC có nghĩa là 'không chổi than ', có nghĩa là 'Brushes ' trong động cơ DC (động cơ cọ) không còn có mặt nữa. Vai trò của bàn chải trong DC Motors (Động cơ bàn chải) là cung cấp năng lượng cho các cuộn dây trong rôto thông qua công cụ chuyển đổi. Vậy làm thế nào để một động cơ Bldc không có bàn chải cung cấp năng lượng cho các cuộn dây trong rôto? Nó chỉ ra rằng các động cơ BLDC sử dụng nam châm vĩnh cửu cho rôto, và không có cuộn dây trong rôto. Vì không có cuộn dây trong rôto, không cần phải làm việc và bàn chải để cung cấp năng lượng cho động cơ. Thay vào đó, cuộn dây được sử dụng làm stato (Hình 3).

Từ trường được tạo bởi các nam châm cố định cố định trong động cơ DC (động cơ bàn chải) không di chuyển và quay bằng cách điều khiển từ trường được tạo bởi cuộn dây (rôto) bên trong nó. Số lượng vòng quay được thay đổi bằng cách thay đổi điện áp. Rôto của động cơ BLDC là một nam châm vĩnh cửu và rôto được xoay bằng cách thay đổi hướng của từ trường được tạo bởi các cuộn dây xung quanh nó. Việc quay của rôto được điều khiển bằng cách điều khiển hướng và độ lớn của dòng điện chảy qua các cuộn dây.

Hình 3: Sơ đồ hoạt động của động cơ BLDC.

   

Ưu điểm của động cơ Bldc

Động cơ BLDC có ba cuộn dây trên stator, mỗi dây có hai dây, với tổng số sáu dây dẫn trong động cơ. Trong thực tế, chỉ có ba dây thường cần thiết vì chúng có dây bên trong, nhưng nó vẫn còn nhiều hơn một động cơ DC được mô tả trước đây (động cơ chải). Nó sẽ không di chuyển hoàn toàn bằng cách kết nối các thiết bị đầu cuối pin tích cực và tiêu cực. Làm thế nào để chạy một Động cơ BLDC sẽ được giải thích trong phần thứ hai của loạt bài này. Lần này chúng tôi sẽ tập trung vào những lợi thế của BLDC Motors.

Đặc điểm đầu tiên của động cơ BLDC là 'Hiệu quả cao '. Có thể điều khiển lực quay (mô -men xoắn) để duy trì giá trị tối đa mọi lúc, trong khi với động cơ DC (động cơ bàn chải), mô -men xoắn tối đa chỉ có thể được duy trì trong một khoảnh khắc trong một thời gian quay và giá trị tối đa không thể được duy trì mọi lúc. Nếu một động cơ DC (động cơ bàn chải) muốn có được nhiều mô -men xoắn như động cơ BLDC, nó chỉ có thể tăng nam châm của nó. Đây là lý do tại sao ngay cả một động cơ BLDC nhỏ có thể tạo ra nhiều năng lượng.

Tính năng thứ hai là 'Khả năng điều khiển tốt ', có liên quan đến phần đầu tiên. Động cơ BLDC có thể có được mô -men xoắn, số lượng các cuộc cách mạng, v.v., chính xác như bạn muốn, và các động cơ BLDC có thể cung cấp lại số lượng mục tiêu của các cuộc cách mạng, mô -men xoắn, v.v., chính xác. Kiểm soát chính xác triệt tiêu phát sinh nhiệt và tiêu thụ năng lượng của động cơ. Trong trường hợp ổ pin, có thể kéo dài thời gian ổ đĩa bằng cách kiểm soát cẩn thận. Ngoài ra, nó được đặc trưng bởi độ bền và nhiễu điện thấp. Hai điểm trên là những lợi thế được mang lại bởi Brushless.

Mặt khác, DC Motors (động cơ chải) có thể bị hao mòn do sự tiếp xúc giữa bàn chải và người giao dịch trong một thời gian dài. Phần tiếp xúc cũng tạo ra tia lửa. Đặc biệt là khi khoảng cách của người giao dịch chạm vào bàn chải, sẽ có một tia lửa và tiếng ồn lớn. Nếu bạn không muốn tạo tiếng ồn trong quá trình sử dụng, động cơ BLDC sẽ được xem xét.

Động cơ BLDC được sử dụng trong các khu vực này

Động cơ BLDC ở đâu với hiệu quả cao, xử lý linh hoạt và cuộc sống lâu dài thường được sử dụng? Chúng thường được sử dụng trong các sản phẩm có thể sử dụng hiệu quả cao và tuổi thọ dài và được sử dụng liên tục. Ví dụ, các thiết bị gia dụng. Mọi người đã sử dụng máy giặt và điều hòa không khí trong một thời gian dài. Gần đây, BLDC Motors đã được áp dụng cho quạt điện và đã thành công trong việc giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng.

Chính vì hiệu quả cao mà mức tiêu thụ năng lượng đã giảm. Động cơ BLDC cũng được sử dụng trong máy hút bụi. Trong một trường hợp, bằng cách thay đổi hệ thống điều khiển, số lượng các cuộc cách mạng đã được thực hiện. Ví dụ này cho thấy khả năng điều khiển tốt của động cơ BLDC.

Động cơ BLDC cũng được sử dụng trong phần quay của các đĩa cứng, là phương tiện lưu trữ quan trọng. Vì nó là một động cơ cần chạy trong một thời gian dài, độ bền là rất quan trọng. Tất nhiên, nó cũng có mục đích cực kỳ ngăn chặn tiêu thụ năng lượng. Hiệu quả cao ở đây cũng liên quan đến mức tiêu thụ điện thấp.

Có nhiều công dụng hơn cho động cơ Bldc

Động cơ BLDC dự kiến sẽ được sử dụng trong một loạt các trường rộng hơn và chúng sẽ được sử dụng trong một loạt các robot nhỏ, đặc biệt là robot dịch vụ 'cung cấp dịch vụ trong các khu vực khác ngoài sản xuất. 'Định vị rất quan trọng đối với robot, vì vậy chúng ta không nên sử dụng động cơ bước chạy với số lượng xung điện? ' Người ta có thể nghĩ như vậy. Tuy nhiên, về mặt kiểm soát lực, động cơ BLDC phù hợp hơn. Ngoài ra, nếu các động cơ bước được sử dụng, một cấu trúc như cổ tay của robot cần được cung cấp một lượng lớn dòng điện để được cố định ở một vị trí nhất định. Với Động cơ BLDC , chỉ có thể cung cấp năng lượng cần thiết cùng với lực bên ngoài, do đó hạn chế mức tiêu thụ năng lượng.

Nó cũng có thể được sử dụng trong giao thông vận tải. Động cơ DC đơn giản từ lâu đã được sử dụng trong ô tô điện hoặc xe golf cho người già, nhưng gần đây là động cơ BLDC hiệu quả cao với khả năng điều khiển tốt đã được áp dụng. Động cơ BLDC cũng được sử dụng trong máy bay không người lái. Đặc biệt là trong các UAV với giá đỡ đa trục, vì nó kiểm soát thái độ bay bằng cách thay đổi số lượng vòng quay của cánh quạt, động cơ BLDC có thể điều khiển chính xác các vòng quay là thuận lợi.

Làm thế nào về nó? Động cơ BLDC là động cơ chất lượng cao với hiệu quả cao, kiểm soát tốt và cuộc sống lâu dài. Tuy nhiên, tối đa hóa sức mạnh của động cơ BLDC đòi hỏi phải điều khiển thích hợp. Nó nên được thực hiện như thế nào?

Không thể xoay bằng cách kết nối một mình

Động cơ BlDC loại Rôto bên trong là một loại động cơ BLDC điển hình, và bên ngoài và bên trong của nó được hiển thị bên dưới (Hình 1). Một động cơ DC bàn chải (sau đây gọi là động cơ DC) có một cuộn dây trên rôto và nam châm vĩnh cửu ở bên ngoài, trong khi động cơ BLDC có nam châm vĩnh cửu trên rôto và cuộn dây ở bên ngoài, và động cơ BLCD có nam châm vĩnh cửu không có cuộn dây. Điều này làm cho nó có thể nhận ra một loại 'không chổi than ' mà không có bàn chải để tiếp sức.

Mặt khác, so với động cơ DC, điều khiển trở nên khó khăn hơn. Nó không chỉ là vấn đề kết nối cáp của động cơ với nguồn điện. Ngay cả số lượng cáp là khác nhau. Nó không giống như 'Kết nối các đầu cuối dương (+) và âm (-) với nguồn điện '.

Hình 1: Bên ngoài và bên trong động cơ BLDC

Hình 2-A: Nguyên tắc xoay động cơ BlDC

Một cuộn dây được đặt trong động cơ BLDC ở khoảng thời gian 120 độ, với tổng số ba cuộn dây, để điều khiển dòng điện trong pha hoặc cuộn dây năng lượng

Như được hiển thị trong Hình 2-A, động cơ BLDC sử dụng ba cuộn dây. Ba cuộn dây này được sử dụng để tạo thông lượng từ tính khi được cung cấp năng lượng và được đặt tên là U, V và W. Hãy thử cung cấp năng lượng cho cuộn dây này. Đường dẫn hiện tại trên cuộn U (sau đây được gọi là 'cuộn ') được ghi là pha U, V được ghi là pha V và W được ghi là pha W. Tiếp theo, hãy xem pha U. Hãy xem pha U. Tuy nhiên, trong thực tế, các pha U, V và W không giống như pha U.

Tuy nhiên, trong thực tế, các dây cáp của U, V và W đều được kết nối với nhau, do đó không thể cung cấp năng lượng cho pha U. Ở đây, năng lượng từ pha U đến pha W sẽ tạo ra thông lượng từ tính trong U và W như trong Hình 2-C. Hai dòng từ của U và W được tổng hợp thành từ thông từ lớn hơn được hiển thị trong Hình 2-D. Nam châm vĩnh cửu sẽ được xoay sao cho thông lượng từ tính tổng hợp này theo cùng một hướng với cực N của nam châm vĩnh cửu trung tâm (rôto).

Hình 2-B: Nguyên tắc xoay của động cơ BLDC

Thông lượng được cung cấp năng lượng từ pha U đến pha W. Đầu tiên, bằng cách chỉ tập trung vào phần U của cuộn dây, người ta thấy rằng một dòng từ tính được tạo như trong các mũi tên

Hình 2-D: Nguyên tắc quay của động cơ BLDC chuyển điện từ pha U sang pha W có thể được coi là tạo ra hai thông lượng từ tính được tổng hợp

Nếu hướng của thông lượng từ tính được thay đổi, nam châm vĩnh cửu cũng được thay đổi. Kết hợp với vị trí của nam châm vĩnh cửu, chuyển pha được cung cấp năng lượng trong pha U, pha V và pha W để thay đổi hướng của dòng từ tổng hợp. Nếu hoạt động này được thực hiện liên tục, thông lượng từ tính tổng hợp sẽ quay, do đó tạo ra một từ trường và quay rôto.

QUẢ SUNG. 3 cho thấy mối quan hệ giữa pha năng lượng và thông lượng từ tổng hợp. Trong ví dụ này, bằng cách thay đổi chế độ năng lượng từ 1-6 theo trình tự, thông lượng từ tổng hợp sẽ xoay theo chiều kim đồng hồ. Bằng cách thay đổi hướng của thông lượng từ tính tổng hợp và điều khiển tốc độ, tốc độ quay của rôto có thể được kiểm soát. Phương pháp điều khiển động cơ bằng cách chuyển đổi giữa sáu chế độ năng lượng này được gọi là 'Điều khiển năng lượng 120 độ '.

Hình 3: Các nam châm vĩnh cửu của rôto sẽ xoay như thể chúng bị kéo bởi một dòng từ tính tổng hợp và kết quả là trục của động cơ sẽ quay

Xoay xoay bằng cách sử dụng điều khiển sóng hình sin

Tiếp theo, mặc dù hướng của thông lượng từ được tổng hợp được xoay theo kiểm soát năng lượng 120 độ, chỉ có sáu hướng khác nhau. Ví dụ: nếu bạn thay đổi chế độ 'Chế độ được cung cấp năng lượng 1 ' trong Hình 3 thành 'Chế độ được cung cấp năng lượng 2 ', hướng của từ thông tổng hợp sẽ thay đổi 60 độ. Rôto sau đó sẽ xoay như thể bị thu hút. Tiếp theo, bằng cách thay đổi từ chế độ 'Chế độ được cung cấp năng lượng 2 ' thành 'Chế độ được cung cấp năng lượng 3 ', hướng của thông lượng từ tổng hợp sẽ thay đổi lại bằng 60 độ. Rôto sẽ một lần nữa bị thu hút bởi sự thay đổi này. Hiện tượng này sẽ được lặp lại. Chuyển động sẽ trở nên cứng. Đôi khi hành động này cũng sẽ gây ra tiếng ồn.

Chính điều khiển sóng sin 'đã loại bỏ các thiếu sót của điều khiển năng lượng 120 độ và đạt được sự xoay tròn trơn tru. Trong điều khiển công suất 120 độ, thông lượng từ tính tổng hợp được cố định theo sáu hướng. Nó được kiểm soát để nó thay đổi liên tục. Trong ví dụ trong Hình 2-C, các thông lượng được tạo bởi U và W có cùng độ lớn. Tuy nhiên, nếu pha U, pha V và pha W có thể được kiểm soát tốt hơn, mỗi cuộn có thể được tạo ra để tạo ra thông lượng từ các kích thước khác nhau và hướng của từ thông tổng hợp có thể được kiểm soát chính xác. Bằng cách điều chỉnh kích thước hiện tại của từng pha U, pha V và pha W, một từ thông tổng hợp được tạo ra cùng một lúc. Bằng cách điều khiển thế hệ liên tục của thông lượng này, động cơ xoay trơn tru.

Hình 4: Kiểm soát sin điều khiển sóng hình sin

Dòng điện trên 3 pha có thể được kiểm soát để tạo thông lượng từ tổng hợp để xoay trơn. Thông lượng từ tính tổng hợp có thể được tạo ra theo hướng không thể tạo ra bằng cách kiểm soát năng lượng 120 độ

Sử dụng biến tần để điều khiển động cơ

Còn dòng điện trên mỗi giai đoạn của U, V và W thì sao? Để làm cho nó dễ hiểu hơn, hãy nghĩ lại kiểm soát năng lượng 120 độ và xem qua. Nhìn lại vào Hình 3. Ở chế độ năng lượng 1, dòng điện dòng từ U đến W; Trong chế độ 2 năng lượng 2, dòng điện dòng từ U đến V. Như bạn có thể thấy, bất cứ khi nào sự kết hợp của các cuộn dây trong đó dòng chảy thay đổi, hướng của mũi tên thông lượng tổng hợp cũng thay đổi.

Tiếp theo, hãy nhìn vào chế độ năng lượng 4. Trong chế độ này, dòng điện chảy từ W đến U, theo hướng ngược lại của chế độ năng lượng 1. Trong DC Motors , việc chuyển đổi hướng hiện tại như thế này được thực hiện bằng sự kết hợp giữa các lần giao dịch và bàn chải. Tuy nhiên, BLDC Motors không sử dụng phương pháp loại liên lạc như vậy. Một mạch biến tần được sử dụng để thay đổi hướng của dòng điện. Mạch biến tần thường được sử dụng để điều khiển động cơ BLDC.

Mạch biến tần điều chỉnh giá trị hiện tại bằng cách thay đổi điện áp được áp dụng trong mỗi pha. Để điều chỉnh điện áp, PWM (Pulsewidthmodulation = Điều chế độ rộng xung) thường được sử dụng.PWM là một phương pháp để thay đổi điện áp bằng cách điều chỉnh độ dài thời gian bật/tắt và điều quan trọng là sự thay đổi của tỷ lệ (chu kỳ nhiệm vụ) giữa thời gian và thời gian tắt. Nếu tỷ lệ ON cao, hiệu ứng tương tự như tăng điện áp có thể thu được. Nếu tỷ lệ ON giảm, hiệu ứng tương tự như thu được giảm điện áp (Hình 5).

Để nhận ra PWM, máy vi tính được trang bị phần cứng chuyên dụng hiện có sẵn. Để thực hiện kiểm soát sóng hình sin, cần phải điều khiển các điện áp của 3 pha, do đó phần mềm phức tạp hơn một chút so với điều khiển năng lượng 120 độ trong đó chỉ có 2 pha được cung cấp năng lượng. Biến tần là một mạch cần thiết để điều khiển động cơ BLDC. Bộ biến tần cũng được sử dụng trong động cơ AC, nhưng có thể giả định rằng hầu hết tất cả các động cơ BLDC đều được sử dụng trong cái được gọi là 'Các thiết bị gia dụng kiểu biến tần.

Hình 5: Mối quan hệ giữa đầu ra PWM và điện áp đầu ra

Thay đổi đúng thời gian tại một thời điểm nhất định để thay đổi giá trị RMS của điện áp.

Càng có thời gian càng dài, giá trị RMS càng gần với điện áp khi áp dụng điện áp 100% (đúng thời gian).

Động cơ BLDC sử dụng các cảm biến vị trí ở trên là tổng quan về việc điều khiển các động cơ BLDC, thay đổi hướng của thông lượng từ tính được tạo ra bởi các cuộn dây, khiến nam châm vĩnh cửu của rôto thay đổi theo đó.

Trong thực tế, có một điểm khác không được đề cập trong mô tả trên. Đó là, sự hiện diện của các cảm biến trong động cơ BLDC. Động cơ BLDC được điều khiển cùng với vị trí (góc) của rôto (nam châm vĩnh cửu). Do đó, một cảm biến để có được vị trí của rôto là cần thiết. Nếu không có cảm biến để biết hướng của nam châm vĩnh cửu, rôto có thể quay theo một hướng bất ngờ. Đây không phải là trường hợp khi có một cảm biến để cung cấp thông tin.

Bảng 1 cho thấy các loại cảm biến chính để phát hiện vị trí trong động cơ BLDC. Tùy thuộc vào phương pháp điều khiển, các cảm biến khác nhau là cần thiết. Đối với điều khiển năng lượng 120 độ, cảm biến hiệu ứng Hall có thể nhập tín hiệu mỗi 60 độ được trang bị để xác định pha nào sẽ được cung cấp năng lượng. Mặt khác, đối với 'Điều khiển vectơ ' (được mô tả trong phần tiếp theo), điều khiển chính xác thông lượng từ tính tổng hợp, các cảm biến chính xác cao như cảm biến góc hoặc bộ mã hóa quang điện có hiệu quả hơn.

Việc sử dụng các cảm biến này làm cho nó có thể phát hiện vị trí, nhưng có một số nhược điểm. Các cảm biến ít kháng bụi và bảo trì là điều cần thiết. Phạm vi nhiệt độ mà chúng có thể được sử dụng cũng được giảm. Việc sử dụng các cảm biến hoặc bổ sung hệ thống dây cho mục đích này khiến chi phí tăng lên và các cảm biến chính xác cao vốn đã tốn kém. Điều này dẫn đến việc giới thiệu phương thức 'Sensorless '. Nó không sử dụng cảm biến để phát hiện vị trí, do đó kiểm soát chi phí và loại bỏ sự cần thiết phải bảo trì liên quan đến cảm biến. Tuy nhiên, với mục đích minh họa nguyên tắc, người ta cho rằng thông tin đã được lấy từ cảm biến vị trí.

Loại cảm biến	Ứng dụng chính	Đặc trưng
Cảm biến hiệu ứng hội trường	Kiểm soát năng lượng 120 độ	Có được tín hiệu mỗi 60 độ. Giá thấp hơn. Không chịu nhiệt.
Bộ mã hóa quang học	Kiểm soát sóng hình sin, điều khiển vectơ	Có hai loại: loại gia tăng (khoảng cách di chuyển từ vị trí ban đầu được biết đến) và loại tuyệt đối (góc của vị trí hiện tại được biết đến). Độ phân giải cao, nhưng khả năng chống bụi là yếu.
Cảm biến góc	Kiểm soát sóng hình sin, điều khiển vectơ	Độ phân giải cao. Có thể được sử dụng ngay cả trong môi trường gồ ghề và khắc nghiệt.

Bảng 1: Các loại và đặc điểm của các cảm biến chuyên phát hiện vị trí

Hiệu quả cao được duy trì mọi lúc bằng cách kiểm soát vector

Điều khiển sóng hình sin thay đổi một cách trơn tru hướng của dòng từ tổng hợp bằng cách cung cấp năng lượng cho 3 pha, do đó rôto sẽ xoay trơn tru. Điều khiển năng lượng 120 độ chuyển đổi 2 của pha U, pha V và pha W để xoay động cơ, trong khi điều khiển hình sin đòi hỏi phải kiểm soát chính xác các dòng trong 3 pha. Hơn nữa, giá trị điều khiển là một giá trị AC thay đổi mọi lúc, khiến việc kiểm soát trở nên khó khăn hơn.

Đây là nơi điều khiển vectơ xuất hiện. Điều khiển vectơ đơn giản hóa điều khiển bằng cách tính toán các giá trị AC của ba pha như các giá trị DC của hai pha thông qua chuyển đổi tọa độ. Tuy nhiên, tính toán điều khiển vector yêu cầu thông tin vị trí rôto ở độ phân giải cao. Có hai phương pháp để phát hiện vị trí, cụ thể là phương pháp sử dụng các cảm biến vị trí như bộ mã hóa quang điện hoặc cảm biến góc và phương pháp không cảm biến ngoại suy các giá trị hiện tại của từng pha. Chuyển đổi tọa độ này cho phép kiểm soát trực tiếp giá trị hiện tại liên quan đến mô -men xoắn (lực quay), do đó nhận ra điều khiển hiệu quả mà không có dòng điện dư thừa.

Tuy nhiên, điều khiển vector yêu cầu chuyển đổi tọa độ bằng cách sử dụng các hàm lượng giác hoặc xử lý tính toán phức tạp. Do đó, trong hầu hết các trường hợp, các máy vi tính có công suất tính toán cao được sử dụng làm máy vi tính điều khiển, chẳng hạn như máy vi tính được trang bị FPU (đơn vị điểm nổi).

Một động cơ DC không chổi than (BLDC: BrushlessDirectCurrentMotor), còn được gọi là động cơ đi lại điện tử (động cơ ECM hoặc EC) hoặc động cơ DC đồng bộ, là một loại động cơ đồng bộ sử dụng nguồn điện trực tiếp (DC).

Động cơ DC không chổi than (BLDC: Động cơ dòng trực tiếp không chổi than) về cơ bản là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với phản hồi vị trí sử dụng đầu vào nguồn DC và biến tần để chuyển đổi nó thành nguồn điện AC ba pha. MỘT Động cơ không chổi than (BLDC: Động cơ trực tiếp không chổi than) là một loại tự phong (chuyển đổi tự định hướng) và do đó phức tạp hơn để kiểm soát.

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

Điều khiển động cơ BLDC (chổi loáng, điều khiển -chrablessdirectciversmotor) đòi hỏi kiến thức về vị trí và cơ chế rôto mà động cơ được chỉnh lưu và điều khiển. Để điều khiển tốc độ vòng kín, có hai yêu cầu bổ sung, đo tốc độ rôto/ hoặc dòng động cơ và tín hiệu PWM để điều khiển công suất tốc độ động cơ.

BLDC Motors (BrushlessDirectCurrentMotor) có thể sử dụng tín hiệu PWM được liên kết bên hoặc trung tâm tùy thuộc vào các yêu cầu của ứng dụng. Hầu hết các ứng dụng chỉ yêu cầu hoạt động thay đổi tốc độ sẽ sử dụng sáu tín hiệu PWM được căn chỉnh bên riêng biệt. Điều này cung cấp độ phân giải cao nhất. Nếu ứng dụng yêu cầu định vị máy chủ, phanh năng lượng hoặc đảo ngược năng lượng, các tín hiệu PWM liên kết với trung tâm bổ sung được khuyến nghị.

Để cảm nhận vị trí rôto, BLDC Motors (BrushlessDirectCurrentMotor) sử dụng các cảm biến hiệu ứng Hall để cung cấp cảm biến vị trí tuyệt đối. Điều này dẫn đến việc sử dụng nhiều dây hơn và chi phí cao hơn. Điều khiển BLDC không cảm biến giúp loại bỏ nhu cầu về cảm biến Hall và thay vào đó sử dụng lực điện động của động cơ (lực điện động) để dự đoán vị trí rôto. Kiểm soát cảm biến là rất quan trọng đối với các ứng dụng tốc độ thay đổi chi phí thấp như quạt và máy bơm. Điều khiển cảm biến cũng được yêu cầu cho máy nén lạnh và máy nén điều hòa khi động cơ BlDC (động cơ dòng trực tiếp không chổi than) được sử dụng.

Có tất cả các loại động cơ, và động cơ BLDC là động cơ tốc độ lý tưởng nhất hiện nay. Nó kết hợp các lợi thế của động cơ DC và động cơ AC, với hiệu suất điều chỉnh tốt của động cơ DC và lợi thế của các động cơ AC như cấu trúc đơn giản, không có tia lửa cuối cùng, hoạt động đáng tin cậy và bảo trì dễ dàng. Do đó, nó rất phổ biến trên thị trường và được sử dụng rộng rãi trong ô tô, thiết bị gia dụng, thiết bị công nghiệp và các lĩnh vực khác.

Động cơ DC không chổi than khắc phục các khiếm khuyết vốn có của động cơ DC bàn chải và thay thế cho việc chuyển đổi cơ học bằng Cổ lẻ điện tử, do đó, động cơ DC không chổi than có đặc điểm của động cơ DC với hiệu suất điều chỉnh tốc độ tốt, và cũng có lợi thế của động cơ AC với cấu trúc đơn giản, không có tia lửa nào, hoạt động đáng tin cậy và bảo trì dễ dàng.

Động cơ DC không chổi than (BrushlessDirectCurrentMotor) là động cơ điều khiển tốc độ lý tưởng nhất hiện nay. Nó kết hợp các lợi thế của động cơ DC và động cơ AC, với hiệu suất điều chỉnh tốt của động cơ DC và lợi thế của động cơ AC, chẳng hạn như cấu trúc đơn giản, không có tia lửa giao tiếp, hoạt động đáng tin cậy và bảo trì dễ dàng.

Lịch sử phát triển động cơ hiện tại trực tiếp không chổi than (BrushlessDirectCurrentMotor)

Động cơ DC không chổi than được phát triển trên cơ sở động cơ bàn chải, và cấu trúc của chúng phức tạp hơn so với động cơ cọ. Động cơ DC không chổi than bao gồm thân máy và người lái. Khác với động cơ DC được chải, động cơ DC không chổi than (BrushlessDirectCurrentMotor) không sử dụng thiết bị bàn chải cơ học, nhưng áp dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu của sóng vuông và thay thế máy giao carbon bằng cảm biến Hall và sử dụng Neodymium-Iron-Boron làm vật liệu từ tính vĩnh viễn của Rotor. (Cần lưu ý rằng tại thời điểm sinh ra động cơ điện trong thế kỷ trước, các động cơ thực tế phát sinh ở dạng không chổi than.)

1740s: Sự khởi đầu của phát minh của động cơ điện

Các mô hình ban đầu của động cơ điện lần đầu tiên xuất hiện vào những năm 1740 thông qua công trình của nhà khoa học Scotland Andrew Gordon. Các nhà khoa học khác, như Michael Faraday và Joseph Henry, tiếp tục phát triển động cơ sớm, thử nghiệm các trường điện từ và khám phá cách chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.

1832: Phát minh ra động cơ DC cổ góp đầu tiên

Động cơ DC đầu tiên có thể cung cấp đủ năng lượng để lái máy móc được phát minh bởi nhà vật lý người Anh William Sturgeon vào năm 1832, nhưng ứng dụng của nó bị hạn chế nghiêm trọng do công suất thấp, vẫn còn thiếu sót về mặt kỹ thuật.

1834: Động cơ điện thực sự đầu tiên được chế tạo

Theo bước chân của Sturgeon, Thomas Davenport của Vermont, Hoa Kỳ, đã làm nên lịch sử bằng cách phát minh ra động cơ điện chạy bằng pin chính thức đầu tiên vào năm 1834. Đây là động cơ điện đầu tiên có đủ năng lượng để thực hiện nhiệm vụ của mình, và phát minh của anh ta đã được sử dụng để sử dụng máy in nhỏ.

Động cơ được cấp bằng sáng chế của Homas và Emily Davenport

1886: Phát minh ra động cơ DC thực tế    

Vào năm 1886, động cơ DC thực tế đầu tiên có thể chạy với tốc độ không đổi với trọng lượng thay đổi đã được giới thiệu. Frankjulian Sprague là nhà phát minh của nó.

Frank Julian Sprague's 'Tiện ích ' động cơ

Điều đáng chú ý là động cơ tiện ích là một dạng không chổi than của động cơ không đồng bộ trong lồng sóc AC, không chỉ loại bỏ tia lửa và tổn thất điện áp tại các thiết bị đầu cuối quanh co, mà còn cho phép điện được vận chuyển với tốc độ không đổi. Tuy nhiên, động cơ không đồng bộ có nhiều khiếm khuyết không thể vượt qua, do đó sự phát triển của công nghệ động cơ chậm.

1887: Động cơ cảm ứng AC được cấp bằng sáng chế

Năm 1887, Nikola Tesla đã phát minh ra động cơ cảm ứng AC (acinductionmotor), mà ông đã sáng chế thành công một năm sau đó. Nó không phù hợp để sử dụng trong các phương tiện đường bộ, nhưng sau đó đã được chuyển thể bởi các kỹ sư Westinghouse. Trong năm 1892, động cơ cảm ứng thực tế đầu tiên được thiết kế, sau đó là một cánh quạt bị cắt bar, làm cho động cơ phù hợp cho các ứng dụng ô tô.

1891: Phát triển động cơ ba pha

Năm 1891, General Electric bắt đầu phát triển động cơ cảm ứng ba pha (threephasemotor). Để sử dụng thiết kế rôto vết thương, GE và Westinghouse đã ký một thỏa thuận cấp phép chéo vào năm 1896.

1955: Bắt đầu kỷ nguyên động cơ không chổi than DC

Năm 1955, Hoa Kỳ d. Harrison và những người khác đã áp dụng lần đầu tiên với một dòng giao tiếp bóng bán dẫn thay vì bằng sáng chế Brush DC Motor Motor Brush Brush, chính thức đánh dấu sự ra đời của động cơ DC không chổi than hiện đại (BrushlessDirectCurrentMotor). Tuy nhiên, tại thời điểm đó không có thiết bị phát hiện vị trí cánh quạt động cơ, động cơ không có khả năng khởi động.

1962: Động cơ DC (BLDC) đầu tiên được phát minh nhờ những tiến bộ trong công nghệ trạng thái rắn vào đầu những năm 1960. Vào năm 1962, Tgwilson và Phtrrickey đã phát minh ra động cơ BLDC đầu tiên, mà họ gọi là động cơ DC đã đi lại trạng thái rắn '. Yếu tố chính của Động cơ không chổi than là nó không yêu cầu một người giao cổ bằng vật lý, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến nhất cho các ổ đĩa máy tính, robot và máy bay.

Họ sử dụng các yếu tố hội trường để phát hiện vị trí rôto và kiểm soát sự thay đổi pha của dòng điện cuộn dây để làm cho động cơ DC không chổi than thực tế, nhưng bị giới hạn bởi công suất bóng bán dẫn và công suất động cơ tương đối thấp.

Những năm 1970 đến hiện tại: Phát triển nhanh chóng các ứng dụng động cơ DC không chổi than

Kể từ những năm 1970, với sự xuất hiện của các thiết bị bán dẫn điện mới (như GTR, MOSFET, IGBT, IPM), sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điều khiển máy tính (vi điều khiển, DSP, lý thuyết điều khiển mới) phát triển nhanh chóng. BrushlessDirectCurrentMotor) đã được phát triển nhanh chóng, và công suất đang tăng lên. Phát triển công nghiệp dựa trên công nghệ, với sự ra đời của Mac Classic không chổi than DC Motor và trình điều khiển của nó vào năm 1978, cũng như nghiên cứu và phát triển sóng vuông Động cơ không chổi than và động cơ DC không chổi than trong thập niên 80, động cơ không chổi than thực sự bắt đầu bước vào giai đoạn thực tế và phát triển nhanh chóng.

Cấu trúc và nguyên tắc tổng thể của động cơ DC không chổi than

Động cơ DC không chổi than (BrushlessDirectCurrentMotor) bao gồm động cơ và trình điều khiển đồng bộ, đây là một sản phẩm Mechatronic điển hình. Các cuộn dây stator của động cơ đồng bộ chủ yếu được tạo thành kết nối ngôi sao đối xứng ba pha, rất giống với động cơ không đồng bộ ba pha.

Cấu trúc của hệ thống điều khiển BLDCM bao gồm ba phần chính: thân xe, mạch lái và mạch điều khiển. Trong quá trình làm việc, thông tin vị trí động cơ, dòng điện và cánh quạt được thu thập và xử lý bởi mạch điều khiển để tạo các tín hiệu điều khiển tương ứng và mạch ổ đĩa điều khiển thân máy sau khi nhận được tín hiệu điều khiển.

Động cơ DC không chổi than (BrushlessDirectCurrentMotor) chủ yếu bao gồm một stato có cuộn dây cuộn, một cánh quạt làm bằng vật liệu nam châm vĩnh cửu và cảm biến vị trí. Cảm biến vị trí, theo yêu cầu, cũng có thể được cấu hình không được cấu hình.

Stato

Cấu trúc stato của động cơ BLDC tương tự như động cơ cảm ứng. Nó bao gồm các lớp thép xếp chồng lên nhau với các rãnh trục cho cuộn dây. Các cuộn dây trong BLDC hơi khác với các rãnh trong động cơ cảm ứng thông thường.

Stator động cơ BLDC

Thông thường, hầu hết các động cơ BLDC bao gồm ba cuộn dây stator được kết nối trong một ngôi sao hoặc hình dạng 'y ' (không trung tính). Ngoài ra, dựa trên các kết nối cuộn dây, các cuộn dây stator được chia thành động cơ hình thang và hình sin.

BLDC Motor Reverse Lực điện động

Trong một động cơ hình thang, cả dòng truyền động và lực điện động đối kháng đều có hình dạng hình thang (hình sin trong trường hợp động cơ hình sin). Thông thường, động cơ được đánh giá ở mức 48 V (hoặc ít hơn) được sử dụng trong ô tô và robot (xe hybrid và cánh tay robot).

Rôto

Phần rôto của động cơ BLDC bao gồm các nam châm vĩnh cửu (thường là nam châm hợp kim đất hiếm như Neodymium (ND), Samarium Cobalt (SMCO) và Neodymium Iron Boron (NDFEB).

Tùy thuộc vào ứng dụng, số lượng cực có thể thay đổi giữa hai và tám, với cực bắc (N) và Nam Cực (S) được đặt xen kẽ. Sơ đồ dưới đây cho thấy ba cách sắp xếp khác nhau của cực từ.

(a) nam châm được đặt ở ngoại vi của rôto.

.

(c) nam châm được chèn vào lõi của rôto. 

Cảm biến vị trí cánh quạt động cơ BLDC (cảm biến hội trường)

Vì không có bàn chải trong động cơ BLDC, nên việc đi lại được điều khiển bằng điện tử. Để xoay động cơ, các cuộn dây stato phải được cung cấp năng lượng theo tuần tự và vị trí của rôto (nghĩa là, cực bắc và phía nam của rôto) phải được biết đến để cung cấp năng lượng chính xác một bộ cuộn dây stator cụ thể.

Các cảm biến vị trí sử dụng các cảm biến Hall (hoạt động theo nguyên tắc hiệu ứng Hall) thường được sử dụng để phát hiện vị trí của rôto và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Hầu hết các động cơ BLDC sử dụng ba cảm biến hội trường được nhúng trong stato để phát hiện vị trí của rôto.

Cảm biến Hall là một loại cảm biến dựa trên hiệu ứng Hall, lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1879 bởi Hội trường vật lý Mỹ bằng vật liệu kim loại, nhưng không được sử dụng vì hiệu ứng Hall trong vật liệu kim loại quá yếu. Với sự phát triển của công nghệ bán dẫn, bắt đầu sử dụng các vật liệu bán dẫn để tạo ra các thành phần hội trường, do hiệu ứng hội trường là rất đáng kể và đã được áp dụng và phát triển. Cảm biến Hall là một cảm biến tạo ra xung điện áp đầu ra khi một từ trường xen kẽ đi qua. Biên độ của xung được xác định bởi cường độ trường của từ trường kích thích. Do đó, các cảm biến hội trường không yêu cầu nguồn điện bên ngoài.

Sản lượng của cảm biến hội trường sẽ cao hay thấp tùy thuộc vào cực bắc của rôto là cực nam hay gần Bắc Cực. Bằng cách kết hợp kết quả của ba cảm biến, có thể xác định trình tự chính xác của năng lượng hóa.

Không giống như động cơ DC được chải, trong đó stato và rôto được đảo ngược hoàn toàn, cuộn dây phần ứng được đặt ở phía stato và vật liệu nam châm vĩnh cửu chất lượng cao được đặt ở phía rôto, cấu trúc cơ thể động cơ của góc điện giữa các pha, tương ứng. Cấu trúc này khác với động cơ DC hoàn toàn được chải và tương tự như cấu trúc cuộn dây của động cơ AC, nhưng công suất AC sóng vuông được cung cấp cho động cơ bởi mạch truyền động khi nó hoạt động.

BLDCM chọn một chế độ dẫn cầu toàn cầu, ba pha, có dây, sáu trạng thái, hai tỷ, trong đó hai MOSFE được cung cấp năng lượng trong mạch truyền động cùng một lúc, và theo đó, cuộn dây stator hai pha trong thân của động cơ được cung cấp năng lượng. Mỗi lần thay đổi pha điện tử một lần, FA điện từ tính của Stator FA quay lại góc điện không gian 60 °, là một tiềm năng động từ tính, khoảng thời gian của góc điện thời gian 60 °, FA thực hiện một bước nhảy. Mặc dù rôto xoay liên tục, nhưng chế độ quay động động từ stator là loại bước, khác với động cơ xoay động đồng bộ AC thực Mô -men xoắn điện từ tối đa trung bình t, vòng rép nam châm vĩnh cửu kéo mạnh.

Nguyên tắc làm việc của Động cơ DC không chổi than tương tự như động cơ Brush DC. Luật lực của Lorentz tuyên bố rằng miễn là một dây dẫn mang hiện tại được đặt trong một từ trường, nó sẽ phải chịu một lực lượng. Do lực phản ứng, nam châm sẽ phải chịu các lực bằng nhau và đối diện. Khi một dòng điện được truyền qua một cuộn dây, một từ trường được tạo ra, được điều khiển bởi các cực từ của stato, với các cực đồng tính đẩy lùi nhau và các cực dị hướng thu hút lẫn nhau. Nếu hướng của dòng điện trong cuộn dây liên tục thay đổi, thì các cực của từ trường gây ra trong rôto cũng sẽ liên tục thay đổi, và sau đó rôto sẽ quay mọi lúc theo tác động của từ trường.

Trong các động cơ BLDC, nam châm vĩnh cửu (rôto) đang chuyển động, trong khi dây dẫn mang dòng điện (stator) được cố định.

Sơ đồ vận hành động cơ BLDC

Khi cuộn dây stator nhận được nguồn từ nguồn điện, nó trở thành một điện từ và bắt đầu tạo ra một từ trường đồng nhất trong khe hở không khí. Công tắc tạo ra một dạng sóng điện áp AC với hình dạng hình thang mặc dù thực tế là nguồn cung cấp là DC. Rôto tiếp tục quay do lực tương tác giữa stator điện từ và cánh quạt nam châm vĩnh cửu.

Bằng cách chuyển các cuộn dây sang tín hiệu cao và thấp, các cuộn dây tương ứng được kích thích như các cực bắc và phía nam. Rôto nam châm vĩnh cửu với cực nam và phía bắc được căn chỉnh với các cực stato, làm cho động cơ quay.

Sơ đồ vận hành động cơ BLDC cho động cơ BLDC một cực và hai cực

Động cơ DC không chổi than có ba cấu hình: một pha, hai pha và ba pha. Trong số đó, BLDC ba pha là giai đoạn phổ biến nhất.

(3) Phương pháp lái xe máy DC không chổi than

Phương pháp lái xe của Động cơ DC không chổi than có thể được chia thành các phương pháp lái khác nhau theo các loại khác nhau:

Theo dạng sóng ổ đĩa: ổ sóng vuông, phương pháp ổ đĩa này thuận tiện để nhận ra, dễ dàng nhận ra động cơ không có điều khiển cảm biến vị trí.

Ổ đĩa hình sin: Phương pháp ổ đĩa này có thể cải thiện hiệu ứng chạy động cơ và làm cho đồng đều mô -men xoắn đầu ra, nhưng quá trình thực hiện tương đối phức tạp. Đồng thời, phương pháp này có SPWM và SVPWM (vector không gian PWM) hai cách, SVPWM tốt hơn SPW.

(4) Ưu điểm và nhược điểm của động cơ DC không chổi than

Thuận lợi:

▷   Công suất đầu ra cao

▷ Kích thước và trọng lượng nhỏ 

▷ Tích hiệu nhiệt tốt và hiệu quả cao 

Phạm vi tốc độ hoạt động rộng và tiếng ồn điện thấp. 

Độ tin cậy cao và yêu cầu bảo trì thấp. 

▷ Phản ứng động cao 

▷ Giao thoa điện từ thấp

Không đủ:

▶ Bộ điều khiển điện tử cần thiết để điều khiển động cơ này rất đắt 

▶ Mạch ổ đĩa phức tạp là bắt buộc 

▶ Các cảm biến vị trí bổ sung được yêu cầu (FOC không được sử dụng)

5 Ứng dụng của động cơ DC không chổi than

Động cơ DC không chổi than được sử dụng rộng rãi trong các nhu cầu ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như điều khiển công nghiệp (động cơ DC không chổi than đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp như dệt may, luyện kim, in, dây chuyền sản xuất tự động, máy công cụ CNC, v.v.) máy móc, ổ đĩa cứng, ổ đĩa đĩa mềm, máy ảnh phim, v.v., trong trục chính và điều khiển chuyển động của công ty con, tất cả đều có Động cơ DC không chổi than .) Ngoài ra, thiết bị chăm sóc sức khỏe (việc sử dụng động cơ DC không chổi than đã phổ biến hơn, có thể được sử dụng để điều khiển một máy bơm máu nhỏ trong tim nhân tạo; trong nước, thiết bị tốc độ cao phẫu thuật cho các ứng dụng máy đo tốc độ cao.

Sự khác biệt giữa động cơ DC không chổi than và động cơ DC được chải

Danh mục dự án	Động cơ DC không chổi than	Chải động cơ DC
Kết cấu	Nam châm vĩnh cửu như rôto, ổ điện như stator	Nam châm vĩnh cửu như rôto, ổ điện như stator
Lối điện và liên kết cuộn dây	Đặc điểm động cơ chải, tuổi thọ dài, không can thiệp, không bảo trì, tiếng ồn thấp, giá cao.	Tản nhiệt
Tốt	Nghèo	Đi lại
Bộ chuyển đổi chuyển mạch điện tử với mạch điện tử	Tiếp xúc cơ học giữa bàn chải và bộ chỉnh lưu	Cảm biến vị trí cánh quạt
Các yếu tố hội trường, bộ mã hóa quang học, vv hoặc máy phát điện đối nghịch	Tự mở bằng bàn chải	Tự mở bằng bàn chải
Đảo ngược	Thay đổi trình tự chuyển đổi của thiết bị lái điện tử	Thay đổi phân cực điện áp đầu cuối
So sánh các ưu điểm và nhược điểm	Đặc điểm cơ học và kiểm soát tốt, cuộc sống lâu dài, không can thiệp, giọng nói thấp, nhưng chi phí cao hơn.	Đặc điểm cơ học và kiểm soát tốt, nhiễu cao, nhiễu điện từ

So sánh các động cơ DC không chổi than và động cơ DC được chải

Các nhà sản xuất chính thống BLDC Global BLDC (TOP10)

Hiện tại, các công ty hàng đầu trong ngành BLDC bao gồm ABB, AMTEK, NIDEC, Tập đoàn Minebea, Textronic, United Motion Technologies, Baldor Electronics, Công ty Điện lực Bắc Mỹ, Schneider Electric và Regalbeloit Corporation.

Giới thiệu về Động cơ DC không chổi than

Một động cơ DC không chổi than (BLDC) là một loại động cơ đồng bộ trong đó từ trường được tạo bởi stato và từ trường được tạo ra bởi rôto có cùng tần số. Nó được sử dụng rộng rãi do những ưu điểm của công suất đầu ra cao, nhiễu điện thấp, độ tin cậy cao, phản ứng động cao, nhiễu điện từ ít hơn và mô hình tốc độ tốt hơn.

Cấu trúc bên trong động cơ DC không chổi than

Cấu trúc của một Động cơ không chổi than DC được hiển thị bên dưới (có rãnh, rôto bên ngoài, động cơ không cảm biến làm ví dụ):

Động cơ không chổi than bao gồm nắp phía trước, nắp giữa, nam châm, tấm thép silicon, dây men, ổ trục, trục quay và nắp sau. Trong số đó, nam châm, ổ trục và trục quay tạo thành rôto của động cơ; Các stato của động cơ bao gồm tấm thép silicon và dây tráng men. Bìa trước, nắp giữa và nắp sau bao gồm vỏ của động cơ. Các thành phần quan trọng được mô tả trong bảng sau:

	Các thành phần	Sự miêu tả
Rôto	Nam châm	Một thành phần quan trọng của một động cơ không chổi than. Phần lớn các tham số hiệu suất của một động cơ không chổi than có liên quan đến nó;
	Trục quay	Phần nhấn mạnh trực tiếp của rôto;
	Mang	Là sự đảm bảo của hoạt động vận động trơn tru; Hiện tại hầu hết các động cơ không chổi than đều sử dụng vòng bi bóng sâu;
Rôto	Tấm thép silicon	Tấm thép Silicon là một phần quan trọng của động cơ không chổi than có rãnh, chức năng chính là giảm điện trở từ tính và tham gia vào hoạt động mạch từ tính;
	Dây men	Là dây dẫn năng lượng của cuộn dây cuộn dây; Thông qua tần số và dạng sóng xen kẽ của dòng điện, một từ trường được hình thành xung quanh stato để điều khiển rôto để quay;

Mô tả rôto

Rôto của một Động cơ DC không chổi than (BLDC) được làm từ nam châm vĩnh cửu với nhiều cặp cực được sắp xếp xen kẽ theo N- và S-cực (liên quan đến tham số cặp cực).

Mặt cắt của nam châm cánh quạt

Mô tả stato

Stator của một Động cơ DC không chổi than (BLDC) bao gồm một tấm thép silicon (hình bên dưới) với các cuộn dây stato được đặt trong các khe cắt dọc theo trục bên trong (số lượng của các cực lõi (số lượng khe n) có liên quan). Mỗi cuộn dây stato bao gồm một số cuộn dây được kết nối với nhau. Thông thường, các cuộn dây được phân phối theo mẫu sao ba kết nối.

Các cuộn dây có hình sao ba kết nối, theo cách kết nối các cuộn dây, cuộn dây stator có thể được chia thành các cuộn dây hình thang và hình sin. Sự khác biệt giữa hai phần chủ yếu là dạng sóng của lực điện từ bộ đếm được tạo ra. Như tên cho thấy: cuộn dây stato hình thang tạo ra một lực điện từ hình thang, và cuộn dây hình sin tạo ra một lực điện từ đối kháng hình sin. Điều này được hiển thị trong hình dưới đây:   

PS: Khi động cơ được cung cấp mà không tải, dạng sóng có thể được đo bằng máy hiện sóng.

02 Phân loại động cơ DC không chổi than

Mô tả phân loại động cơ DC không chổi than

Động cơ DC không chổi than (BLDC) theo phân phối rôto có thể được chia thành động cơ rôto bên trong, động cơ rôto bên ngoài; Theo pha truyền động có thể được chia thành động cơ một pha, động cơ hai pha, động cơ ba pha (sử dụng phổ biến nhất); Theo liệu cảm biến có được chia thành động cơ cảm giác và động cơ không giác quan hay không, v.v. Có nhiều phân loại của động cơ, lý do không gian, không phải ở đây để mô tả anh em quan tâm đến sự hiểu biết của chính họ.

Mô tả động cơ cánh quạt bên trong và bên ngoài

Động cơ không chổi than có thể được chia thành động cơ cánh quạt bên ngoài và động cơ cánh quạt bên trong theo cấu trúc hàng của rôto và stato (như hình dưới đây).

Động cơ	Mô tả
Động cơ cánh quạt bên ngoài	Các cuộn dây cuộn dây năng lượng bên trong đóng vai trò là stator, và nam châm vĩnh cửu được ghép với vỏ dưới dạng rôto; Theo cách nói chung: rôto ở bên ngoài và stato ở bên trong;
Động cơ cánh quạt bên trong	Các nam châm vĩnh cửu bên trong được liên kết với trục dưới dạng rôto, cuộn dây cung cấp năng lượng và vỏ như stato. Thông thường: rôto bên trong, stator bên ngoài;

Sự khác biệt giữa động cơ cánh quạt bên trong và bên ngoài

Ngoài các chuỗi rôto và stato khác nhau, cũng có sự khác biệt giữa động cơ rôto bên trong và bên ngoài như sau:

Đặc trưng	Động cơ cánh quạt bên trong	Động cơ cánh quạt bên ngoài
Mật độ năng lượng	Cao hơn	Thấp hơn
Tốc độ	Cao hơn	Thấp hơn
Sự ổn định thấp hơn	Thấp hơn	Cao hơn
Trị giá	Tương đối cao hơn tương đối	Thấp hơn
Tản nhiệt	Tầm thường	Tệ hơn tốt hơn
Cặp cực	Ít hơn	Hơn

03 Thông số động cơ không chổi than DC

Thông số động cơ không chổi than

Tham số	Sự miêu tả
Điện áp định mức	Đối với các động cơ không chổi than, chúng phù hợp với một loạt các điện áp hoạt động rất rộng và tham số này là điện áp hoạt động trong các điều kiện tải được chỉ định.
Giá trị KV	Ý nghĩa vật lý: Tốc độ mỗi phút dưới 1V Điện áp làm việc, đó là: Tốc độ (không tải) = Giá trị KV * Điện áp làm việc cho các động cơ không chổi than với thông số kỹ thuật kích thước: 1 2. Ít vòng quay của cuộn dây, giá trị KV cao, dòng điện đầu ra tối đa, mô -men xoắn nhỏ;
Mô -men xoắn và tốc độ	Mô -men xoắn (khoảnh khắc, mô -men xoắn): Mô -men xoắn lái được tạo ra bởi rôto trong động cơ có thể được sử dụng để điều khiển tải trọng cơ học; Tốc độ: Tốc độ động cơ mỗi phút;
Dòng điện tối đa	Dòng điện tối đa có thể chịu được và hoạt động an toàn
Cấu trúc máng	Số cực lõi (số lượng khe n): số lượng khe của tấm thép silicon stator; Số cực thép từ tính (số cực P): số lượng thép từ tính trên rôto;
Tự cảm stato	Độ tự cảm ở cả hai đầu của stato cuộn dây của động cơ ở phần còn lại
Điện trở stato	Điện trở DC của từng pha của động cơ ở 20 ℃
Điện trở DC của từng pha của động cơ ở 20 ℃	Trong các điều kiện được chỉ định, khi cuộn dây động cơ được mở, giá trị của lực điện động gây ra tuyến tính được tạo ra trong cuộn dây phần ứng trên mỗi đơn vị tốc độ

Điều khiển động cơ BLDC

Thuật toán điều khiển động cơ BLDC

Động cơ không chổi than thuộc loại tự ủy thác (chuyển đổi tự định hướng) và do đó phức tạp hơn để kiểm soát.

Điều khiển động cơ BLDC đòi hỏi kiến thức về vị trí và cơ chế rôto mà động cơ trải qua điều khiển điều chỉnh. Đối với điều khiển tốc độ vòng kín, có hai yêu cầu bổ sung, tức là các phép đo cho tín hiệu dòng/ hoặc dòng điện động cơ và tín hiệu PWM để điều khiển công suất tốc độ động cơ.

Động cơ BLDC có thể có tín hiệu PWM được liên kết bên hoặc liên kết trung tâm tùy thuộc vào các yêu cầu của ứng dụng. Hầu hết các ứng dụng chỉ yêu cầu hoạt động thay đổi tốc độ và sẽ sử dụng 6 tín hiệu PWM được căn chỉnh bên riêng biệt.

Điều này cung cấp độ phân giải cao nhất. Nếu ứng dụng yêu cầu định vị máy chủ, phanh năng lượng hoặc đảo ngược năng lượng, các tín hiệu PWM liên kết với trung tâm bổ sung được khuyến nghị. Để cảm nhận vị trí rôto, BLDC Motors sử dụng các cảm biến hiệu ứng Hall để cung cấp cảm biến vị trí tuyệt đối. Điều này dẫn đến việc sử dụng nhiều dây hơn và chi phí cao hơn. Điều khiển BLDC không cảm biến giúp loại bỏ nhu cầu về cảm biến Hall và thay vào đó sử dụng lực điện động của động cơ (lực điện động) để dự đoán vị trí rôto. Kiểm soát cảm biến là rất quan trọng đối với các ứng dụng tốc độ thay đổi chi phí thấp như quạt và máy bơm. Điều khiển cảm biến cũng được yêu cầu cho máy nén lạnh và máy nén điều hòa khi sử dụng động cơ BLDC.

Chèn và bổ sung thời gian không tải

Hầu hết các động cơ BLDC không yêu cầu PWM bổ sung, chèn thời gian không tải hoặc bù thời gian không tải. Các ứng dụng BLDC duy nhất có thể yêu cầu các tính năng này là động cơ servo BLDC hiệu suất cao, động cơ BlDC bị kích thích sóng sin, AC không chổi than hoặc động cơ đồng bộ PC.

Thuật toán kiểm soát

Nhiều thuật toán điều khiển khác nhau được sử dụng để cung cấp kiểm soát động cơ BLDC. Thông thường, các bóng bán dẫn điện được sử dụng làm bộ điều chỉnh tuyến tính để điều khiển điện áp động cơ. Cách tiếp cận này không thực tế khi lái động cơ điện cao. Động cơ công suất cao phải được điều khiển PWM và yêu cầu vi điều khiển để cung cấp các chức năng bắt đầu và điều khiển.

Thuật toán điều khiển phải cung cấp ba chức năng sau:

Điện áp PWM để điều khiển tốc độ động cơ

Một cơ chế để khắc phục và đi lại động cơ

Phương pháp dự đoán vị trí rôto sử dụng lực điện động ngược hoặc cảm biến Hall

Điều chế độ rộng xung chỉ được sử dụng để áp dụng điện áp thay đổi cho cuộn dây động cơ. Điện áp hiệu quả tỷ lệ thuận với chu kỳ nhiệm vụ PWM. Khi thu được giao dịch chỉnh lưu thích hợp, các đặc tính tốc độ mô-men xoắn của BLDC giống như các động cơ DC sau đây. Điện áp thay đổi có thể được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô -men xoắn biến của động cơ.

Việc đi lại của bóng bán dẫn công suất cho phép cuộn dây thích hợp trong stato tạo ra mô -men xoắn tốt nhất tùy thuộc vào vị trí rôto. Trong động cơ BLDC, MCU phải biết vị trí của rôto và có thể thực hiện việc đi lại đúng thời điểm.

BLDC Động cơ đi lại hình thang

Một trong những phương pháp đơn giản nhất cho Động cơ không chổi than của DC là sử dụng cái được gọi là đi lại hình thang.

Sơ đồ khối đơn giản hóa của bộ điều khiển thang cho động cơ BLDC trong sơ đồ này

Trong sơ đồ này, dòng điện được điều khiển bởi một cặp đầu cuối động cơ tại một thời điểm, trong khi thiết bị đầu cuối động cơ thứ ba luôn bị ngắt điện tử với nguồn điện.    

Ba thiết bị hội trường được nhúng trong động cơ lớn được sử dụng để cung cấp tín hiệu kỹ thuật số đo vị trí rôto trong khu vực 60 độ và cung cấp thông tin này tại bộ điều khiển động cơ. Do dòng hiện tại bằng hai cuộn dây tại một thời điểm và 0 trên phương pháp thứ ba, phương pháp này tạo ra một vectơ không gian hiện tại chỉ có một trong sáu hướng chung. Khi động cơ được điều khiển, dòng điện tại các thiết bị đầu cuối động cơ được chuyển đổi bằng điện (đi lại được chỉnh lưu) một lần trên 60 độ quay, do đó vectơ không gian hiện tại luôn ở giai đoạn 90 độ gần nhất của

Vị trí 30 độ

Kiểm soát hình thang: Drive Wave và mô -men xoắn ở bộ chỉnh lưu

Do đó, dạng sóng hiện tại trong mỗi cuộn dây là hình thang, bắt đầu từ 0 và đi về dòng dương sau đó bằng không dòng điện âm. Điều này tạo ra một vectơ không gian hiện tại sẽ tiếp cận xoay cân bằng khi nó bước lên theo 6 hướng khác nhau khi rôto quay.

Trong các ứng dụng động cơ như điều hòa và tủ lạnh, việc sử dụng các cảm biến hội trường không phải là một hằng số. Các cảm biến tiềm năng đảo ngược gây ra trong các cuộn dây không liên kết có thể được sử dụng để đạt được kết quả tương tự.

Các hệ thống truyền động hình thang như vậy là rất phổ biến vì sự đơn giản của các mạch điều khiển của chúng, nhưng chúng bị các vấn đề về gợn mô -men xoắn trong quá trình chỉnh lưu.

Chuyển đổi hình sin được chỉnh sửa cho động cơ BlDC

Phương pháp di chuyển chỉnh lưu hình thang là không đủ để cung cấp điều khiển động cơ BLDC cân bằng và chính xác. Điều này chủ yếu là do mô-men xoắn tạo ra trong ba pha Động cơ không chổi than (với lực điện từ bộ đếm sóng hình sin) được xác định bằng phương trình sau:

Mô -men xoắn trục quay = KT [IRSIN (O)+ISSIN (O+120)+ITSIN (O+240)]]

Trong đó: o là góc điện của trục quay Kt là hằng số mô -men xoắn của động cơ IR, là và nó cho dòng pha nếu dòng pha là hình sin: IR = i0sino; Là = i0Sin (+120o); Nó = i0sin (+240o)

sẽ nhận được: mô -men xoắn trục quay = 1.5i0 * kt (không đổi độc lập với góc của trục quay)

Bộ điều chỉnh bộ chỉnh lưu hình sin đã làm việc không có bộ điều khiển động cơ không chổi than để điều khiển ba cuộn dây động cơ với ba dòng điện thay đổi mượt mà khi động cơ quay. Các pha liên quan của các dòng này được chọn sao cho chúng sẽ tạo ra các vectơ không gian mịn của dòng rôto theo hướng trực giao với rôto với bất biến. Điều này giúp loại bỏ mô -men xoắn gợn sóng và các xung lái liên quan đến tay lái phía bắc.

Để tạo ra một điều chế hình sin trơn tru của dòng động cơ khi động cơ quay, cần phải đo chính xác vị trí rôto. Các thiết bị Hall chỉ cung cấp một tính toán sơ bộ về vị trí rôto, không đủ cho mục đích này. Vì lý do này, phản hồi góc từ bộ mã hóa hoặc thiết bị tương tự là bắt buộc.

Sơ đồ khối đơn giản hóa của bộ điều khiển sóng hình sin động cơ BLDC

Do các dòng cuộn dây phải được kết hợp để tạo ra một vectơ không gian rôto hằng số mịn và vì mỗi cuộn dây stator được định vị ở góc cách nhau 120 độ, nên các dòng điện trong mỗi ngân hàng dây phải là hình sin và có sự thay đổi pha 120 độ. Thông tin vị trí từ bộ mã hóa được sử dụng để tổng hợp hai sóng hình sin với sự thay đổi pha 120 độ giữa hai. Các tín hiệu này sau đó được nhân với lệnh mô -men xoắn sao cho biên độ của sóng hình sin tỷ lệ thuận với mô -men xoắn cần thiết. Kết quả là, hai lệnh dòng hình sin được theo đúng cách, do đó tạo ra một vectơ không gian hiện tại quay theo hướng trực giao.

Các tín hiệu lệnh dòng hình sin tạo ra một cặp bộ điều khiển PI điều chỉnh dòng điện trong hai cuộn dây động cơ thích hợp. Dòng điện trong cuộn dây rôto thứ ba là tổng âm của các dòng cuộn được kiểm soát và do đó không thể được điều khiển riêng. Đầu ra của mỗi bộ điều khiển PI được gửi đến bộ điều biến PWM và sau đó đến cầu đầu ra và hai thiết bị đầu cuối động cơ. Điện áp được áp dụng cho thiết bị đầu cuối động cơ thứ ba có nguồn gốc từ tổng âm của các tín hiệu được áp dụng cho hai cuộn dây đầu tiên, được sử dụng một cách thích hợp cho ba điện áp hình sin cách nhau 120 độ.

Kết quả là, dạng sóng dòng đầu ra thực tế theo dõi chính xác tín hiệu lệnh dòng hình sin và vectơ không gian hiện tại kết quả quay trơn tru để được ổn định và định hướng theo định lượng theo hướng mong muốn.

Kết quả điều khiển chỉnh lưu hình sin của điều khiển ổn định không thể đạt được bằng cách điều khiển chỉnh lưu hình thang nói chung. Tuy nhiên, do hiệu quả cao của nó ở tốc độ động cơ thấp, nó sẽ tách ra ở tốc độ động cơ cao. Điều này là do thực tế là khi tốc độ tăng, bộ điều khiển trả lại hiện tại phải theo dõi tín hiệu hình sin về tần số tăng. Đồng thời, chúng phải vượt qua lực điện từ của động cơ tăng biên độ và tần số khi tốc độ tăng.

Do các bộ điều khiển PI có mức tăng hữu hạn và đáp ứng tần số, các nhiễu loạn bất biến thời gian đối với vòng điều khiển hiện tại sẽ gây ra độ trễ pha và mức độ lỗi trong dòng động cơ tăng với tốc độ cao hơn. Điều này sẽ can thiệp vào hướng của vectơ không gian hiện tại đối với rôto, do đó gây ra sự dịch chuyển từ hướng bậc hai.

Khi điều này xảy ra, mô -men xoắn có thể được tạo ra bởi một lượng dòng điện nhất định, do đó cần có nhiều dòng điện hơn để duy trì mô -men xoắn. Hiệu quả giảm.

Sự giảm này sẽ tiếp tục khi tốc độ tăng. Tại một số điểm, sự dịch chuyển pha của dòng điện vượt quá 90 độ. Khi điều này xảy ra, mô -men xoắn được giảm xuống bằng không. Thông qua sự kết hợp của hình sin, tốc độ tại thời điểm này dẫn đến một mô -men xoắn âm và do đó không thể nhận ra được.

Thuật toán điều khiển động cơ AC

Kiểm soát vô hướng

Điều khiển vô hướng (hoặc điều khiển V/Hz) là một phương pháp đơn giản để điều khiển tốc độ của động cơ lệnh

Mô hình trạng thái ổn định của động cơ chỉ huy chủ yếu được sử dụng để có được công nghệ, vì vậy hiệu suất thoáng qua là không thể. Hệ thống không có vòng lặp hiện tại. Để điều khiển động cơ, nguồn cung cấp năng lượng ba pha chỉ thay đổi về biên độ và tần số.

Điều khiển vector hoặc điều khiển định hướng từ trường

Mô -men xoắn trong một động cơ thay đổi như một hàm của từ trường stato và rôto và các đỉnh khi hai trường trực giao với nhau. Trong điều khiển dựa trên vô hướng, góc giữa hai từ trường thay đổi đáng kể.

Điều khiển Vector quản lý để tạo ra sự chỉnh hình một lần nữa trong động cơ AC. Để kiểm soát mô -men xoắn, mỗi mô -men xoắn tạo ra một dòng điện từ thông lượng từ được tạo để đạt được khả năng đáp ứng của máy DC. Điều khiển vector của một động cơ được chỉ huy AC tương tự như điều khiển động cơ DC được kích thích riêng biệt.

Trong một động cơ DC, năng lượng từ trường φF được tạo ra bởi dòng kích thích nếu trực giao với thông lượng phần ứng φa được tạo ra bởi dòng điện phần ứng IA. Các từ trường này được tách rời và ổn định với nhau. Kết quả là, khi dòng phần ứng được điều khiển để điều khiển mô -men xoắn, năng lượng từ trường vẫn không bị ảnh hưởng và phản ứng thoáng qua nhanh hơn được thực hiện.

Điều khiển hướng trường (FOC) của động cơ AC ba pha bao gồm việc bắt chước hoạt động của động cơ DC. Tất cả các biến được kiểm soát được chuyển đổi về mặt toán học thành DC thay vì AC. Mục tiêu của nó mô -men xoắn điều khiển độc lập và thông lượng.

Có hai phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC): FOC trực tiếp: hướng của từ trường rôto (rotorfluxangle) được tính trực tiếp bởi một người quan sát thông lượng gián tiếp FOC: hướng của từ trường rôto (rotorfluxangle) được lấy gián tiếp bằng cách ước tính hoặc đo tốc độ rôto và trượt (trượt).

Điều khiển vector đòi hỏi kiến thức về vị trí của thông lượng rôto và có thể được tính toán bằng các thuật toán nâng cao bằng cách sử dụng kiến thức về dòng điện cuối và điện áp (sử dụng mô hình động của động cơ cảm ứng AC). Tuy nhiên, từ quan điểm thực hiện, nhu cầu về tài nguyên tính toán là rất quan trọng.

Các cách tiếp cận khác nhau có thể được sử dụng để thực hiện các thuật toán điều khiển vector. Các kỹ thuật thức ăn, ước tính mô hình và các kỹ thuật kiểm soát thích ứng đều có thể được sử dụng để tăng cường đáp ứng và ổn định.

Kiểm soát Vector của động cơ AC: Hiểu sâu hơn

Trọng tâm của thuật toán điều khiển vector là hai chuyển đổi quan trọng: chuyển đổi Clark, chuyển đổi công viên và nghịch đảo của chúng. Việc sử dụng các chuyển tiếp Clark và Park cho phép điều khiển dòng rôto vào vùng rôto. Điều này cho phép một hệ thống điều khiển rôto xác định điện áp nên được cung cấp cho rôto để tối đa hóa mô -men xoắn dưới tải trọng thay đổi động.

Chuyển đổi Clark: Chuyển đổi toán học Clark sửa đổi hệ thống ba pha thành hệ thống hai tọa độ:

Trong đó IA và IB là các thành phần của mốc trực giao và IO là thành phần homoplanar không quan trọng

Dòng rôto ba pha so với hệ thống tham chiếu quay

Chuyển đổi công viên: Chuyển đổi toán học công viên chuyển đổi hệ thống tĩnh hai chiều thành một vectơ hệ thống quay.

Biểu diễn khung α, hai pha được tính toán bằng cách chuyển đổi Clarke và sau đó được đưa vào mô-đun xoay vectơ nơi nó quay góc để phù hợp với khung D, Q gắn vào năng lượng rôto. Theo phương trình trên, việc chuyển đổi góc được thực hiện.

Cấu trúc cơ bản của điều khiển vectơ định hướng từ trường của động cơ AC

Biến đổi Clarke sử dụng các dòng điện ba pha IA, IB cũng như IC, nằm trong pha stator tọa độ cố định được chuyển thành ISD và ISQ, trở thành các yếu tố trong biến đổi công viên d, q. Việc chuyển đổi Clarke dựa trên một mô hình của thông lượng động cơ. Các dòng điện ISD, ISQ và góc thông lượng tức thời, được tính toán từ mô hình thông lượng động cơ, được sử dụng để tính toán mô -men xoắn điện của động cơ cảm ứng AC.

Nguyên tắc cơ bản của kiểm soát vector của động cơ AC

Các giá trị dẫn xuất này được so sánh với nhau và các giá trị tham chiếu và được cập nhật bởi bộ điều khiển PI.

Bảng 1: So sánh điều khiển vectơ và điều khiển vector của động cơ:

Tham số điều khiển	Kiểm soát V/Hz	Kiểm soát Yari	Kiểm soát sagittal không cảm biến
Điều chỉnh tốc độ	1%	0 001%	0 05%
Điều chỉnh mô -men xoắn	Nghèo	+/- 2%	+/- 5%
Mô hình động cơ	Đừng	Yêu cầu	Một mô hình chính xác là bắt buộc
Sức mạnh xử lý MCU	Thấp	Cao	Cao +dsp

Một lợi thế vốn có của điều khiển động cơ dựa trên vector là có thể sử dụng cùng một nguyên tắc để chọn mô hình toán học thích hợp để điều khiển riêng các loại động cơ AC, PM-AC hoặc BLDC khác nhau.

Điều khiển Vector của động cơ BLDC

Động cơ BLDC là lựa chọn chính để điều khiển vectơ định hướng trường. Động cơ không chổi than với FOC có thể đạt được hiệu quả cao hơn, lên tới 95%và cũng rất hiệu quả cho động cơ ở tốc độ cao.

Kiểm soát động cơ bước

Kiểm soát động cơ bước thường áp dụng dòng ổ đĩa hai chiều, và bước động cơ của nó được thực hiện bằng cách chuyển đổi cuộn dây theo trình tự. Thông thường loại động cơ bước này có 3 trình tự ổ đĩa:

1. 
   

   Ổ đĩa đầy đủ một pha:

   
   

Trong chế độ này, cuộn dây được cung cấp theo thứ tự sau, AB/CD/BA/DC (BA có nghĩa là AB cuộn dây được cung cấp theo hướng ngược lại). Trình tự này được gọi là chế độ toàn bước một pha hoặc chế độ điều khiển sóng. Tại bất kỳ thời điểm nào, chỉ có một khoản phí bổ sung.

2. Lái xe toàn bộ pha kép:

Trong chế độ này, hai pha được tích điện cùng nhau, vì vậy rôto luôn nằm giữa hai cực. Chế độ này được gọi là bước đầy đủ biphase, chế độ này là trình tự ổ đĩa bình thường của động cơ lưỡng cực, có thể tạo ra mô -men xoắn tối đa.

3. Chế độ nửa bước:

Chế độ này sẽ bước một pha và bước hai pha cùng nhau: công suất một pha, sau đó tăng gấp đôi công suất, sau đó năng lượng một pha ... Do đó, động cơ chạy theo mức tăng nửa bước. Chế độ này được gọi là chế độ nửa bước và góc bước hiệu quả của động cơ trên mỗi kích thích được giảm một nửa và mô-men xoắn đầu ra cũng thấp hơn.

Ba chế độ trên có thể được sử dụng để xoay theo hướng ngược lại (ngược chiều kim đồng hồ), nhưng không phải nếu thứ tự được đảo ngược.

Thông thường, động cơ bước có nhiều cực để giảm góc bước, nhưng số lượng cuộn dây và trình tự ổ đĩa không đổi.

Thuật toán điều khiển động cơ DC chung

Điều khiển tốc độ động cơ chung, đặc biệt là việc sử dụng hai mạch của động cơ: Điều khiển góc pha điều khiển PWM

Kiểm soát góc pha

Điều khiển góc pha là phương pháp đơn giản nhất để kiểm soát tốc độ của General Motors. Tốc độ được điều khiển bằng cách thay đổi góc cung điểm của triac. Kiểm soát góc pha là một giải pháp rất kinh tế, tuy nhiên, nó không hiệu quả lắm và dễ bị nhiễu điện từ (EMI).

Kiểm soát góc pha của General Motors

Biểu đồ hiển thị ở trên minh họa cơ chế điều khiển góc pha và là một ứng dụng điển hình của kiểm soát tốc độ triac. Chuyển động pha của xung Triac Gate tạo ra điện áp hiệu quả, do đó tạo ra các tốc độ động cơ khác nhau và mạch phát hiện không chéo được sử dụng để thiết lập tham chiếu thời gian để trì hoãn xung cổng.

Kiểm soát chopper PWM

Điều khiển PWM là một giải pháp tiên tiến hơn để điều khiển tốc độ động cơ chung. Trong giải pháp này, MOFSET hoặc IGBT, bật điện áp dòng AC được chỉnh lưu tần số cao để tạo ra điện áp thay đổi theo thời gian cho động cơ.

Kiểm soát chopper PWM cho General Motors

Dòng tần số chuyển đổi thường là 10-20kHz để loại bỏ nhiễu. Phương pháp điều khiển động cơ mục đích chung này cho phép điều khiển dòng điện tốt hơn và hiệu suất EMI tốt hơn, và do đó, hiệu quả cao hơn.