使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器探索伺服电机与步进电机的区别在自然界中的应用

使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器探索伺服电机与步进电机的区别在自然界中的应用

在自然界中,电机的运用无处不在,它们以高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命著称。三相无刷直流(BLDC)电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成,但它没有使用传统的电刷,因此需要电子驱动器来正确控制电流。在这类系统中,最常见的是三相H桥逆变器,它通过位置传感器反馈或无传感算法来实现换向。

BLDC电机通常采用120度梯形控制,其中每个周期只有两个绕组导通。单极开关(软斩波)用于控制绕组电流,而每个逆变器开关都只在120度内工作。为了计算任意时刻的BLDC电机绕组电流,可以使用公式1中的给出的模型,该模型表明瞬时绕组电流取决于反磁势、阻抗以及施加的压力。

失速条件下,即零速度时,反磁势为零,这意味着当停转时,稳态绕组仅受阻抗限制。当饱和并且过载时,感应力降低,使得当前增加甚至超过额定水平。此外,当保持高温状态时,永磁体可能会退磁。

为了保护我们的BLDC驱动器,我们需要考虑到额定的设计。如果允许设备承担失速当前,那么必须确保级别可以承受36.67安培这样的负载。这将导致更大的尺寸和成本。此外,如果让设备长时间运行,在热量上升的情况下可能会损坏轴套或者造成退磁问题。

如果我们针对额定的设计,那么我们需要适当的过滤保护以防止过载情况发生。一种方法是检测轴套当前,然后根据所需值进行限制。理想情况是将所有三个轴位串联连接到一个传感器,以便直接测量总流量。但是在实际应用中,我们可以通过检测两个轴位,并通过代数求解第三个而不必直接测量它们。

对于单极二象限驱动,每60度换向期间,只有两个支路同时打开。而且,由于PWM只应用于一个活动桥臂上的高侧开关,在整个过程中另一个活动腿上的低侧开关保持开放状态。

例如,在A与B相同时活动期间,当顶部开关打开的时候,这两条线圈通了;当顶部和底部都打开的时候,与母线相同。当顶部关闭并底部保持打开状态的时候,其余部分持续行驶,并不会影响母线流量;因此,可以从母线流量来监控整个过程,从而提供了过滤保护措施。这也意味着可以基于直流母线流量来设定峰值限制,而不是依赖失速加载能力,从而避免了一些安全风险的问题,如火花点燃或其他形式损害系统功能等问题。