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直流无刷电机的控制方式有哪些?直流无刷电机该如何控制

发布时间:2023-03-11 14:56:35
作者:川铭精工
阅读:2897

直流无刷电机(Brushless DC Motor,BLDC)是一种高效、低噪声、长寿命、易维护的电动机,近年来在各个领域得到了广泛应用。控制无刷电机可以实现对其速度、转向和转矩等参数的精确控制,下面我们将重点讲解无刷电机的控制方法。在当今能源紧缺及苛刻环境保护规定双重压力下,更高效节能、更优异动态特性和更低运作噪音,已变成电机控制设计方案的大势所趋。因而,从传统式交流感应电机设计变换到在高效率、低噪音、轻量化、使用寿命等层面更具有优点的直流无刷电机,也正成为电机行业追求的热点。


众所周知,3个霍尔传感器之间的间距是120°,也有60°,每一个霍尔信号根据旋转磁极的方向进行转换。依据3个霍尔信号的情况,就能在每60°(每一周期时间有6种方式)获得一次位置信息。假如每相的导通方式依照该时序进行改变转换,那么旋转磁通就会按图那样运行,进而电机转子获得力矩而转动。直流无刷电机旋转速度的计算,是从当前定时器的计数值和2π[rad]之前的定时器计数值之差得到的。定时器计数值是通过霍尔信号触发的外部中断获得,在此期间定时器TAU一直进行自由计数。这种测速方法,即使3个霍尔传感器存在位置偏差,也同样适用。


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1. 传统控制方法


传统的高速无刷电机控制方法主要有反电势(Back EMF)检测和霍尔效应检测两种方式。反电势检测是通过检测电机的反电势来推导出转子位置,从而控制电机的转速和转向。而霍尔效应检测则利用霍尔传感器检测磁极位置,以此控制电机的运动。


这些传统控制方法虽然简单易行,但缺点也很明显。反电势检测需要测量反电势的大小,并对其进行处理,这会对电机性能产生一定的影响。霍尔效应检测需要安装霍尔传感器,且容易受到外部干扰,从而影响控制效果。

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2. 高级控制方法


无刷减速机厂家为了克服传统控制方法的缺点,近年来又出现了许多高级的控制方法,例如磁场定向控制(Field Oriented Control,FOC)、直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)等。


FOC主要是通过控制电机的磁场方向来实现对电机的转速和转矩的控制。它将三相交错正弦波信号转换为旋转磁场,从而精确控制电机转子的位置、速度和转矩。FOC算法复杂,但控制效果好,本质上是一个闭环控制系统。


DTC算法则是采用了自适应控制方法,通过预测电机的转子位置和磁极磁场的变化来实现对直流无刷电机的控制。它具有响应速度快、精度高和稳定性好等优点,但也需要较高的计算能力和硬件成本。

无刷带驱动器.png


3. 控制器选择


针对不同的应用场景,我们可以选择不同的控制器来实现对BLDC的控制。一般可以使用MCU(Microcontroller Unit)或DSP(Digital Signal Processor)等芯片来实现BLDC的控制。


在选择控制器时,需要考虑控制器的处理能力、控制算法的支持程度、模块化程度和软件开发支持等因素。同时,也需要根据应用场景来确定控制器所需的输入输出接口、通信协议等。


4. 总结


在实际应用中,无刷马达的控制方法取决于应用需求、控制器选择和外部条件等多个因素。传统控制方法简单易行,但效果不尽人意;高级控制方法能够实现精确控制,但需要较强的计算能力和硬件成本。因此,在选择控制方法时,需要综合考虑各种因素,从而实现最佳的控制效果。



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