使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器图解其原理简单易懂如同自然界中运行的和谐法则

使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器图解其原理简单易懂如同自然界中运行的和谐法则

在我之前的叙述中,我们探讨了无刷直流(BLDC)电机的优点以及它如何被广泛使用。我们了解到,三相无刷直流电机由定子和带有永磁体的转子组成,而这些电机需要通过电子驱动器来正确地控制绕组中的电流,因为它们没有物理上的滑动联系。

最常见的是使用三相 H 桥逆变器来作为 BLDC 电机的驱动器,这个逆变器可以根据位置传感器反馈或者不需要传感器的算法进行换向。在120度梯形控制下,只有两个绕组导通一次,而每个开关在此处只在120度电周期内导通。为了计算任何时刻 BLDC 电机绕组电流,我们可以使用公式1给出的电气模型。

公式1表明瞬时绕组电流取决于反射势、线间抵抗、线间感应和施加到的压力。失速条件下,即零速度情况下,反射势为零;因此,当停转时,稳态当前仅受抵抗限制。当高过载饱和时,感应减少,当前增加甚至超过额定水平。

例如,让我们考虑一个400W功率、220V直流压力和3.6A RMS 绕组当前额定的BLDC 电机。在这个例子中,比如我们的保护措施包括适当限流量保护以防止失速问题发生。如果允许驱动系统承担失速当前:

逆变级必须承载足够高额定值以支持这样的流量,这意味着体积大且成本昂贵。

让绕组长时间承受这种状态会导致过热可能损坏绕组,并且永磁体可能因为温度或退磁而退化。

如果设计驱动系统针对标称流量,则需要适当合并保护来防护逆变级与其相结合。这是通过检测目前实现的:理想情况下,可以将所有三个相连接到单一传感器,或放置传感器到每个支路,以测量三相目前;或者可以通过将两个相加得出第三者的方法之一来确定第三者。而对于BLDC梯形控制期间,每60度换向周期只有两个支路同时工作,其余保持阻抗状态,因此我们也可以通过母线返回位置监测总线上母线回来的信号,如图1所示,这样就能监测整条轨道上的流量。

对于单极二象限模式,只需调节PWM 在一个活跃桥臂顶部开关上,在整个60度换向期间另一个有源腿低侧开关保持打开状态。此次交替操作使我们能够用主母线上直接检测某一特定端口即可获取必要信息,从而提供了有效的一种方式去处理过载现象,它们通常涉及突然峰值突破超越预期范围之外,即使短暂也是如此,而且还涉及快速响应,无论是在微秒范围内都要迅速采取行动以避免任何类型短暂突发性峰值出现的情况发生。