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直流无刷电机驱动器的新趋向

作者:点击:1245 发布时间:2023-03-06

     无刷直流 (BLDC) 电机在市场和普遍的运动控制应用中得到了疾速采用,由于它们与传统有刷直流电机相比具有明显的优势。更少的维护、更高的运转速度、紧凑、更少的电气噪声、更好的扭矩重量比,仅举几例。 固然有这些优势,但 BLDC 电机的本钱高于传统直流电机,由于它们需求电机驱动控制器(用于电子换向)和转子位置传感器。

无传感器控制

    无传感器控制技术被以为是俭省本钱的好处,还可以进步系统可靠性,减少电气衔接的数量,消弭机械对准问题,并减少电机的尺寸和重量。普通来说,无传感器控制的定义是在没有通常需求的转子位置传感器的情况下运转 BLDC 电机,消弭转子位置传感器(例如,光学编码器、霍尔效应传感器、旋转变压器、电缆和解码电路)加起来降低制构本钱,进步可靠性和耐用性。

    有传感器的 BLDC 电机驱动器运用带有转子位置传感器的3相 PWM 逆变器来执行换相和/或电流控制。但是,获取转子位置信息的方法不同,在无传感器控制技术中,转子位置信息是经过间接感应三个电机端子电压之一的反电动势(电动势)来肯定的。由于3个BLDC电机相绕组中只需两个同时导通,因此第三个非导电相背负可以间接计算转子位置和速度的反电动势。目前,无传感器技术尚未得到普遍采用,在未来,它有望成为主要的 BLDC 电机控制方法。

 扭矩纹波减少

   固然 BLDC 电机具有许多优点,但它们具有一个限制要素:倾向于表现出扭矩脉动。这些脉动会招致声学噪声和振动,并且会严重限制系统的性能,特别是在高精度和高稳定性应用中。在高速应用中,转矩脉动可以经过负载的惯性滤除。但是,在低速时,当它们明显时,转矩脉动会极大地限制性能。转矩脉动是由 BLDC 电机和 PWM 驱动控制器设计惹起的,包括电机的几何缺陷、不的换向、电流驱动波形的保真度 、相位延迟、摩擦和电机中的磁滞。它们可以经过更好的电机设计或运用更好的驱动控制器来减少。

    转矩脉动分为两大类:齿槽转矩和换向转矩,齿槽转矩是由转子旋转时定子槽启齿惹起的磁阻变化产生的。可以经过改动电机设计来减少齿槽转矩,例如定子槽的倾斜、选择分数槽/极电机设计或选择相关于槽间距的磁体宽度。换向转矩纹波是由驱动器的 PWM 逆变器和是由于电流滞后或逆变器产生高频电流纹波。换相时,一相关断,另一相导通,所以各相电流的上升和降落速率不相等,因此两相电流在换相过程中产生的转矩不会瞬间加到转矩值上。一个完好励磁的相位,这将允许在换向间隔内获得平滑的扭矩。

     为了限度地减少换向转矩脉动,需求对 BLDC 驱动器中止改进。在电机驱动设计中运用了几种方法来小化换向转矩脉动。一种方法是添加电感-电容 (L-C) 滤波器,以减少逆变器输出到电机的高频重量。但减少转矩脉动的一个关键要素是经过调整绕组的导通相位使其恰当补偿来消弭转矩谐波。还有其他四种方法被引入来完成转矩脉动的降低:(1) 运用直接转矩控制,( 2) 动态改动输入电压,(3) 添加扭矩估量电路,以及 (4) 采用人工神经网络和主动抗扰控制。