無(wú)刷直流電機(jī)的超前角/導(dǎo)通角
發(fā)布時(shí)間:2019-08-08 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在無(wú)刷直流電機(jī)BLDC控制里,無(wú)論對(duì)于帶傳感器還是無(wú)傳感器電機(jī),經(jīng)常會(huì)用到超前角/導(dǎo)通角(Lead Angle)。因?yàn)殡姍C(jī)線(xiàn)圈是感性負(fù)載,所以相對(duì)于線(xiàn)圈上的加載電壓,線(xiàn)圈里的電流會(huì)有一定的時(shí)延,這會(huì)影響電機(jī)的效率和產(chǎn)生噪音震動(dòng)等。
對(duì)于BLDC的梯形波/方波控制,調(diào)試并選取合適的超前角能在不改變基本控制算法的情況下,明顯提升電機(jī)控制的效率和震動(dòng)噪音水平。特別對(duì)于帶傳感器電機(jī),控制時(shí)序里的超前角相當(dāng)于調(diào)整電機(jī)內(nèi)部的傳感器位置,從而通過(guò)用簡(jiǎn)單易行的軟件方法實(shí)現(xiàn)等同于以不方便或困難的方式調(diào)整傳感器物理位置的效果。
1、三相BLDC控制原理(梯形波)
下圖表示了無(wú)刷電機(jī)梯形波控制算法的基本原理。首先,交流電整流為直流電壓,后級(jí)為變頻部分(inverter),包含6個(gè)開(kāi)關(guān)器件(FET):上橋臂的U、V、W和下橋臂的X、Y、Z。
按照一定順序控制這些FET開(kāi)關(guān)器件,比如:
1:U->Y
2:U->Z
3:V->Z
4:V->X
5:W->X
6:W->Y(假定電機(jī)方向?yàn)檎D(zhuǎn))
那么電流會(huì)按照下面的順序流過(guò)電機(jī)線(xiàn)圈:
1:U相到V相(U->V)
2:U相到W相(U->W)
3:V相到W相(V->W)
4:V相到U相(V->U)
5:W相到U相(W->U)
6:W相到V相(W->V)
共6步,如此循環(huán)。(如圖1所示)
圖1
同理,若電機(jī)方向?yàn)榉崔D(zhuǎn),則開(kāi)關(guān)順序?yàn)椋?/div>
1:U->Z
2:U->Y
3:W->Y
4:W->X
5:V->X
6:V->Z
這就是無(wú)刷電機(jī)BLDC的梯形波/方波控制算法。
2、三相BLDC控制時(shí)序
無(wú)刷電機(jī)的控制時(shí)序依賴(lài)于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,為方便說(shuō)明超前角/導(dǎo)通角,這里以帶霍爾傳感器的電機(jī)為例。按照霍爾芯片的位置判斷,反饋應(yīng)為中斷。每檢測(cè)到一個(gè)有效的霍爾位置信號(hào)編碼(Pattern),就開(kāi)始換相到下一步,然后接著開(kāi)始檢測(cè)下一次的位置反饋中斷。如下圖2。按照上述6步不斷換相的順序:
1:U->V
2:U->W
3:V->W
4:V->U
5:W->U
6:W->V
再循環(huán)往復(fù)。
圖2
在每次檢測(cè)到霍爾位置Pattern時(shí),換相并輸出對(duì)應(yīng)的脈寬調(diào)制(PWM - Pulse Width Modulation)Pattern。之后,對(duì)位置反饋信號(hào)開(kāi)始采樣監(jiān)控,直到再次檢測(cè)到有效的霍爾位置Pattern。
圖中PWM開(kāi)關(guān)信號(hào)(U~Z)中的黑色區(qū)塊為有效電平,內(nèi)含PWM載波(從幾K到幾十KHz,Duty可變)。圖中的相電壓(U相~W相)中的黑色窄柱狀波形是在此換相時(shí)刻(從此一步切換到下一步PWM Pattern),由于續(xù)流等原因(電機(jī)線(xiàn)圈的電感)造成的換相電壓跳變。
3、超前角
在無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC - BrushLess DC)控制里經(jīng)常會(huì)用到Lead Angle,即超前角/導(dǎo)通角。因?yàn)殡姍C(jī)線(xiàn)圈是感性負(fù)載,所以相對(duì)于線(xiàn)圈上的加載電壓,線(xiàn)圈里的電流會(huì)有一定的時(shí)延,從而影響電機(jī)的效率和產(chǎn)生噪音。以電機(jī)U相電壓舉例,把上圖PWM信號(hào)U、X和U相電壓波形放大,如下圖。其中U相展開(kāi)可看到實(shí)際電壓波形,內(nèi)含PWM載波。忽略PWM載波看包絡(luò)圖,如下圖3最下面波形所示。
圖3:U相展開(kāi)時(shí)實(shí)際的電壓波形
這里,綠色虛線(xiàn)處是換相點(diǎn),定義為超前角/導(dǎo)通角0度點(diǎn)。該點(diǎn)位于相電壓中點(diǎn)右邊(后邊)30度。而Lead Angle超前角/導(dǎo)通角,顧名思義就是從超前角0度往左(往前)提前多少度。
一般來(lái)說(shuō),特別是無(wú)刷電機(jī)BLDC梯形波控制算法,在電機(jī)高轉(zhuǎn)速情況下,需要在每個(gè)換相點(diǎn)前對(duì)6個(gè)PWM輸入信號(hào)(U~Z)插入一定的Lead Angle超前角/導(dǎo)通角,圖4是不同超前角/導(dǎo)通角,從0度、7.5度、15度到30度,所分別對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)。
圖4
超前角/導(dǎo)通角的調(diào)試取決于電機(jī)本身參數(shù)、電機(jī)電壓以及電機(jī)轉(zhuǎn)速等。一般從經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),對(duì)于相同電機(jī),在給定的電壓下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高,那么就需要更高的超前角/導(dǎo)通角。調(diào)試合適的Lead Angle的關(guān)鍵方法就是在電機(jī)帶負(fù)載情況下,在感興趣的工作轉(zhuǎn)速(或范圍)下找出電機(jī)效率最高(輸出功率/輸入功率)、電機(jī)噪音和震動(dòng)最小的情況。
對(duì)于帶霍爾傳感器的電機(jī)來(lái)說(shuō),調(diào)整霍爾傳感器的物理位置(對(duì)應(yīng)到電子角度)也能起到類(lèi)似效果。而一般來(lái)說(shuō),霍爾傳感器位于電機(jī)內(nèi)的PCB板上,不太容易調(diào)整。反過(guò)來(lái)說(shuō),通過(guò)調(diào)整Lead Angle超前角/導(dǎo)通角,只要對(duì)應(yīng)好物理角度和電子角度(取決于電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù))關(guān)系,也能起到類(lèi)似修正電機(jī)內(nèi)部霍爾傳感器物理位置的作用,從而通過(guò)簡(jiǎn)單易行的軟件方式(超前角/導(dǎo)通角的調(diào)整)實(shí)現(xiàn)等同于以不方便或復(fù)雜的方式調(diào)整傳感器物理位置的效果。
推薦閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線(xiàn)性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開(kāi)!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開(kāi)啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車(chē)用戶(hù)界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測(cè)試
- 揭秘電動(dòng)汽車(chē)中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車(chē)規(guī)與基于V2X的車(chē)輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車(chē)安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車(chē)模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車(chē)用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門(mén)搜索
SPANSION
SRAM
SSD
ST
ST-ERICSSON
Sunlord
SynQor
s端子線(xiàn)
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度
usb存儲(chǔ)器
USB連接器
VGA連接器
Vishay
WCDMA功放
WCDMA基帶
Wi-Fi
友情鏈接(QQ:317243736)
我愛(ài)方案網(wǎng) ICGOO元器件商城 創(chuàng)芯在線(xiàn)檢測(cè) 芯片查詢(xún) 天天IC網(wǎng) 電子產(chǎn)品世界 無(wú)線(xiàn)通信模塊 控制工程網(wǎng) 電子開(kāi)發(fā)網(wǎng) 電子技術(shù)應(yīng)用 與非網(wǎng) 世紀(jì)電源網(wǎng) 21ic電子技術(shù)資料下載 電源網(wǎng) 電子發(fā)燒友網(wǎng) 中電網(wǎng) 中國(guó)工業(yè)電器網(wǎng) 連接器 礦山設(shè)備網(wǎng) 工博士 智慧農(nóng)業(yè) 工業(yè)路由器 天工網(wǎng) 乾坤芯 電子元器件采購(gòu)網(wǎng) 亞馬遜KOL 聚合物鋰電池 工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備 企業(yè)查詢(xún) 工業(yè)路由器 元器件商城 連接器 USB中文網(wǎng) 今日招標(biāo)網(wǎng) 塑料機(jī)械網(wǎng) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 中國(guó)IT產(chǎn)經(jīng)新聞網(wǎng) 高低溫試驗(yàn)箱
?
關(guān)閉
?
關(guān)閉