直流無(wú)刷電機(jī)控制原理
直流無(wú)刷電機(jī)控制原理
很多人說(shuō)無(wú)刷電機(jī)跟有刷電機(jī)有不同，的確，無(wú)刷電機(jī)取消了物理碳刷，改進(jìn)了有刷電機(jī)的碳刷磨損快，以及碳刷摩擦噪聲和高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的火花產(chǎn)生問(wèn)題。但是由于沒(méi)有了物理碳刷這個(gè)轉(zhuǎn)向的模塊，所以無(wú)刷電機(jī)要改為數(shù)字信號(hào)控制，加入無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制就成為了必要條件。
直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器包括電源模塊及控制模塊 ：電源模塊提供三相電源給無(wú)刷電機(jī)供電，控制模塊則根據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。
電源模塊可以直接以直流電輸入(一般為12V/24V/48V)或以交流電輸入(220 V)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器轉(zhuǎn)成3相電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
控制模塊則提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)決定電機(jī)功率及換流器換相的時(shí)機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會(huì)變動(dòng)太大的速度控制，所以無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器（一般為霍爾傳感器），作為速度的閉回路控制，同時(shí)也作為相序控制的依據(jù)。但這只是用來(lái)作為速度控制并不能作為定位控制。定位控制和伺服電機(jī)一樣需要加裝編碼器。大多數(shù)的無(wú)刷電機(jī)與伺服電機(jī)相同都是閉環(huán)結(jié)構(gòu)。
要讓無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，首先控制模塊就必須根據(jù)傳感器感應(yīng)到的無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)換流器中功率晶體管的順序，換流器中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生正向(或反向)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機(jī)正/反轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到傳感器感應(yīng)出另一組信號(hào)的位置時(shí)，控制模塊又再開啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)，無(wú)刷電機(jī)就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直到控制模塊決定要無(wú)刷電機(jī)停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要無(wú)刷電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)則功率晶體管開啟順序相反。
