张雪峰谈机电一体化自然界中的逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器

在张雪峰谈机电一体化的自然背景下，我们探讨了如何使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC（无刷直流）电机驱动器。这种高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命的电机因其广泛应用而受到了市场的青睐。三相BLDC电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成，而由于没有物理上的“刷”，它们需要电子驱动器来正确地换向绕组中的电流。

其中，常见的电子驱动器是三相H桥逆变器，它通过位置传感器反馈或无传感算法来控制绕组电流。在120度梯形控制模式中，只有两个绕组导通，并且单极开关(软斩波)用于控制绕组电流，每个开关在120度内导通一次。我们可以利用公式1给出的电机模型计算任意时刻BLDC 电机的绕组电流，这个模型表明瞬时绕组电流取决于反转势、阻抗、感应以及施加到两个导通轨上的功率。

例如，对于一个额定功率为400W、额定直流 voltage为220V 和额定的RMS 给定轨道当前为3.6A 的BLDC 电机，其失速时期将会是36.67A。这意味着，如果不采取适当限流措施，逆变器级必须承担失速期间的大量过载，这导致逆变器级体积庞大且成本昂贵。此外，不要让发动系统承担持续时间过长失速当前，将会导致发动设备过热并可能烧毁轨道，以及退磁永磁体。

为了避免这些问题，我们需要设计一个针对标称值进行保护，以便限制峰值当前。如果我们能够检测到轨道中的当前，那么就能实现这一点。一种方法是在所有三个相之间串联或放置在每个逆变支路中的一种流量传感器，以测量全面的流量信息；或者，在任何时候都能确定第三条路径流量，因为只有两条路径处于活动状态。在梯形调节期间，可以通过直接监控直线母线流量来测量轨道流量，如图1所示。

对于单极二象限调节，仅对具有源性的桥臂顶部开关进行脉宽调制。在整个60度交流换向周期内，另一个具有源性腿部低侧开关保持打开状态。当顶部开关打开时，两条路径被连接，当顶部和底部同时打开时，与之相关的一条路径与母线之间形成短路。当顶部PWM设置为低位时，即关闭顶端启动，而底端保持开放，此过程称作续航期间，在此期间不会通过母线，但因此不会增加给定曲面上现有的当前总计数，从而显示出母亲曲面上不能提供足够多给定曲面上现有的最小增益以防止超载的情况。