使用逐周期电流限制控制保护我们的BLDC电机驱动器探索自然界中的电机基本知识
在自然界中,电机的基本知识是我们必须掌握的关键。无刷直流(BLDC)电机因其高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命而广受欢迎。然而,这些优势也带来了挑战,比如如何保护我们的BLDC电机驱动器免受过载。
三相无刷直流电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成,而BLDC 电机中没有电刷,因此需要使用电子驱动器来正确换向电机绕组中的电流。最常见的驱动器是三相 H 桥逆变器,它们根据位置传感器反馈或无传感器算法进行换向。
为了计算任意时刻 BLDC 电机的绕组电流,我们可以使用公式 1 中给出的电气模型,该模型表明瞬时绕组电流取决于反electric 动势、线间阻抗以及施加在两个导通绕组上的施加之外,还要考虑到失速条件下,当速度为零时,反electric 动势为零。在这种情况下,稳态失速时间下的当前仅受到线间阻抗限制;当失速时间超出该限制且持续增加时,即使超过额定值,也可能会导致系统损坏。
因此,在设计 BLDC 电机驱动系统时,我们需要适当限流保护,以防止逆变器级承载过多负荷。这意味着我们不仅要确保逆变器级能够承担额定功率,而且还要考虑到可能发生的极端情况,如失速或过载。此外,如果允许系统承担极高负荷,那么它将变得庞大且昂贵,并且可能导致热问题和设备损坏。
为了实现适当限流保护,我们首先需要检测并监控绕组中的流量。这可以通过测量所有三个相之间直接连接或者在每个支路上单独放置一个传感器来完成,或通过测量两个相之间直接连接然后用代数求第三个相流量。如果我们采用梯形控制策略,每个60度周期只有两个支路同时激活,其余三个支路保持开启状态,所以我们可以通过测量总线返回处的一块简单低成本检测抵抗来监视整个循环过程中的流量变化。
最后,要确保峰值流量限制,可以设计一种能够快速响应并在每个PWM周期内操作以避免任何短暂性的短接控制策略。此外,对于具有较高纵向阻抗与纵向感耦合比的大型低感性 BLCD 发展者(通常从几个微亨至几十毫亨),更大的最大启动力会导致更快增长,但如果不及时采取措施,则很容易引发严重故障,从而影响整体性能和可靠性。