使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器探索机电学专业的魅力在自然界中展开
在机电学的世界里，BLDC（无刷直流）电机以其卓越的性能而闻名，它们不仅效率高、扭矩重量比高，而且维护简单，寿命长。然而，这些优势也意味着我们必须小心翼翼地保护它们，以确保它们能够安全、高效地运行。在自然界中，我们可以将这种精细控制运用到各种环境中，比如风力发电机或水泵等。
首先，让我们探索一下BLDC电机是如何工作的。它由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成，而没有传统意义上的“刷”。因此，我们需要电子驱动器来准确地控制电流通过这些绕组。这通常涉及到使用三相H桥逆变器，并且根据位置传感器反馈或无传感器算法来换向这些电流。
为了理解如何实现过流保护，让我们考虑一个具体例子。一台额定功率为400W、额定直流电压为220V和额定RMS绕组电流为3.6A的BLDC电机。失速时，这台设备会产生36.67A的当前。如果我们的逆变器级别不能承受这样的负载，那么就可能导致热量积累，最终损坏设备。
为了防止这种情况发生，我们需要适当设计我们的驱动系统并实施过滤保护措施之一。理想情况下，我们可以通过测量所有三个相中的交流母线直接连接至所有相中的交流母线，或者通过测量两个相中的交流母线然后计算第三个相中的交流母线来检测过剩流量。此外，在梯形控制期间，只有两个逆变器支路处于活动状态，因此我们可以通过检测直流总线返回处的一个低成本检测阻抗元件来监控整个系统。
此外，由于单极二象限驱动方法只在一个有源桥臂上应用PWM调制，而另一个有源腿保持打开状态，因此我们还可以利用这个特性进行实时监控。在任何给定的60度交换周期内，当顶部开关打开时，两对纹理同时通入；当顶部和底部开关都打开时，与总干道相同；当顶部关闭但底部保持打开时，则连续导通，但不会影响总干道；最后，当顶部关闭且底部仍然关闭则直接从Q2上的二极管继续导通，无论是否与总干道相关联。当此过程完成后（即顶端开关关闭并底端保持开放），则代表持续时间内没有增加，而是在减少。这表明，如果我们能监视这条路径上的流量，则该系统已足够稳健，以提供所需峰值限制。
要实现峰值限制控制，就必须快速采样每个PWM周期以避免任何短暂峰值。而对于那些拥有较低耦合系数（通常介于几微亨至几十毫亨）的低耦合BLDC 电机来说，更高比例因素会导致更快增长速度，因为主要是由于对应方程式1所述反磁场强度随角速度增大而变化。但是，由于实际操作中存在一些不可预知因素，如温度变化和其他未知条件，所以最好采取一种多层次策略来应对不同情况，从而最大化可靠性和性能，同时降低风险。此外，还应该注意到，每种解决方案都应该符合既定的规范标准，并在必要的时候进行调整以适应特殊需求，以及不断发展的人类技术创新能力。在自然界中，无论是风力发电还是水泵使用，可以充分展示出这一点。
