使用逐周期电流限制控制保护我们的永磁同步电机驱动器守护自然的和谐旋转

使用逐周期电流限制控制保护我们的永磁同步电机驱动器守护自然的和谐旋转

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。BLDC电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成,这使得它们具有高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命等特点。由于没有物理电刷,BLDC电机需要电子驱动器来正确地控制绕组中的电流。

我们也提到了最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换向绕组中的电流。在120度梯形控制下,每个周期只有两个绕组导通,而每个开关在此处仅导通120度电周期。

为了理解任何给定时间点下的BLDC 电机绕组当前情况,我们可以使用公式1所提供的电气模型计算。这意味着瞬时绕组电流取决于反馈、阻抗、感应力和施加于其中的一种力量。此外,失速条件下,即零速度时,反馈为零;当停转时,稳态只能受阻抗影响。当遇到过载或饱和状态时,不同的情况会发生:即使超过额定的标称值,也可能出现更高的实际值。

考虑一个例子:一个400W功率级别、220V直流压力水平以及3.6A RMS 绕组最大容纳流量的一个典型BLDC 电机。在这个例子中,如果没有适当限流保护,那么逆变器级必须承担36.67A失速流量,这不仅增加了成本,还导致设备体积庞大,而且长期承受这种负荷可能导致系统过热并损坏甚至烧毁相关部件。

为了避免这些风险,我们需要设计一种有效且安全的保护措施。如果我们只针对额定流量设计系统,则必须实现适当的过载保护以防止损坏。要达到这一目标,我们首先检测到三个相之间(或者至少两相)的当前流量,并根据这些信息确定第三相流量,从而获得总共所有三个相之和为零的情况,以确保精确测量结果。

对于梯形模式期间,在60度一次性换向周期内,只有两个支路同时工作并供给给予主动与非主动状态;在整个过程中另一个支路保持高阻抗状态。这意味着我们可以通过直接监控直流母线上存在的一块简单低成本检测接头来测量这部分区域内到的所有交叉场环节发出的信号,如图1所示。另外,在单极二象限模式下,由于只有一个方向进行调制操作,对应只需调整PWM频率来打开/关闭某一阶段。而其余阶段则始终保持开放状态,一直持续运行至结束。

最后,我解释了如何利用读取从母线返回回来的信号作为一种方法去跟踪交流产生式实用资源用途能力。我还强调了快速响应限制峰值输入以避免短暂尖峰能量事件至关重要性,因为对于那些拥有较低感应系数但较高抵抗系数的大多数情况来说,在任何单一循环周期间都可能迅速提升输出能力,但如果不做适当处理,将会导致更多问题出现。此外,我强调了一些关键事项,如不要让设备随意暴露在超出预设标准范围之外,以防止突然因未准备好而引起不可预知后的重大危险潜势威胁周围环境及自身安全。