Принцип роботи двигунів постійного струму

Принцип керування безщітковим двигуном постійного струму такий: щоб змусити двигун обертатися, блок керування має спочатку визначити положення ротора двигуна на основі датчика Холла-. Потім, відповідно до обмоток статора, він визначає послідовність включення (або відключення) силових транзисторів інвертора. Транзистори AH, BH і CH (називаються силовими транзисторами верхнього плеча) і транзистори AL, BL і CL (називаються силовими транзисторами нижнього плеча) в інверторі послідовно пропускають струм через котушки двигуна, створюючи магнітне поле, що обертається за годинниковою стрілкою (або проти -годинникової стрілки). Це магнітне поле взаємодіє з магнітами ротора, змушуючи двигун обертатися за/проти годинникової стрілки-. Коли ротор двигуна обертається до положення, коли датчик Холла-розпізнає інший набір сигналів, блок керування вмикає наступний набір силових транзисторів. Цей цикл продовжується, дозволяючи двигуну обертатися в тому самому напрямку, доки блок керування не вирішить зупинити ротор двигуна, після чого силові транзистори вимикаються (або вмикаються лише нижні силові транзистори). Щоб змінити напрямок ротора, силові транзистори вмикаються в зворотній послідовності.

Основну схему перемикання силових транзисторів можна проілюструвати таким чином: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Однак категорично заборонено перемикати їх як AH, AL, BH, BL або CH, CL. Крім того, оскільки електронні компоненти завжди мають час відгуку перемикання, час перемикання силових транзисторів повинен враховувати цей час відгуку. В іншому випадку, якщо верхнє плече (або нижнє плече) не буде повністю закрито до того, як буде відкрито нижнє плече (або верхнє плече), відбудеться коротке замикання, що призведе до перегоряння силового транзистора.

Коли двигун починає обертатися, блок керування порівнює (або розраховує за допомогою програмного забезпечення) команду (складену зі швидкості, встановленої водієм, і швидкості прискорення/уповільнення) зі швидкістю зміни сигналу-датчика Холла, щоб визначити, яку групу перемикачів (AH, BL, AH, CL, BH, CL або ...) слід увімкнути та на який час. Якщо швидкість недостатня, час-увімкнення довший; якщо швидкість надмірна, час-увімкнення коротший. Ця частина операції виконується ШІМ. ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) визначає швидкість двигуна, і генерація такої ШІМ є ключовою для досягнення точного контролю швидкості.

Керування високою-швидкістю має враховувати, чи достатньо роздільної здатності годинника системи для обробки часу обробки програмних інструкцій. Крім того, спосіб доступу до змін-сигналу датчика Холла також впливає на продуктивність процесора, точність і-продуктивність у реальному часі. Для керування низькою-швидкістю, особливо-запуски на низькій швидкості, сигнал-датчика Холла змінюється повільніше. Таким чином, метод отримання сигналу, час обробки та відповідна конфігурація параметрів керування на основі характеристик двигуна стають вирішальними. Крім того, зворотний зв’язок за швидкістю можна змінити, щоб використовувати зміни кодера як еталон, збільшуючи роздільну здатність сигналу для кращого контролю. Плавна робота двигуна та хороший відгук також залежать від доцільності ПІД-регулювання. Як згадувалося раніше, безщіточні двигуни постійного струму використовують замкнутий -контур керування; отже, сигнал зворотного зв’язку повідомляє блоку керування, наскільки швидкість двигуна знаходиться на відстані від цільової швидкості-це помилка. Знання помилки вимагає компенсації, якої можна досягти за допомогою традиційних інженерних методів керування, таких як ПІД-регулювання. Однак стан і середовище, що перебувають під контролем, насправді складні та мінливі. Якщо потрібен надійний і тривалий контроль, фактори, які необхідно враховувати, ймовірно, знаходяться поза повним контролем традиційного інженерного контролю. Тому нечітке керування, експертні системи та нейронні мережі також будуть включені до важливих теорій інтелектуального ПІД-регулювання.