БЛОГ

Зворотній зв'язок за положенням для безщіткового двигуна постійного струму

З моменту народження безщітковий двигун постійного струму, Датчик на ефекті Холла був основною силою реалізації комутаційного зворотного зв’язку. Оскільки трифазне керування потребує лише трьох датчиків і має низьку вартість одиниці, вони часто є найекономічнішим вибором для реверсування з точки зору чисто BOM.Датчики Холла, вбудовані в статор, визначають положення ротора, щоб транзистори в трифазному мосту можна було перемикати для приводу двигуна. Виходи трьох датчиків Холла зазвичай позначаються як канали U, V і W. Хоча Холл датчики ефекту можуть ефективно вирішити проблему комутації двигуна BLDC, вони відповідають лише половині вимог системи BLDC.

Хоча датчик Холла дозволяє контролеру керувати двигуном BLDC, його керування, на жаль, обмежене швидкістю та напрямком.У трифазному двигуні датчик Холла може забезпечувати лише кутове положення в межах кожного електричного циклу. Зі збільшенням кількості пар полюсів зростає і кількість електричних циклів на механічний оберт, а використання BLDC стає все більш поширеним. , а також потреба в точному визначенні положення. Щоб переконатися, що рішення є надійним і повним, система BLDC повинна надавати інформацію про місцезнаходження в реальному часі, щоб контролер міг відстежувати не лише швидкість і напрямок, але й відстань руху та кутове положення.
Щоб задовольнити потребу в більш суворій інформації про положення, поширеним рішенням є додавання інкрементального поворотного энкодера до двигуна BLDC. Як правило, інкрементні енкодери додаються до тієї самої системи контуру зворотного зв’язку керування на додаток до датчика ефекту Холла. Датчики Холла є використовується для реверсування двигуна, тоді як кодери використовуються для більш точного відстеження положення, обертання, швидкості та напрямку. Оскільки датчик ефекту Холла надає нову інформацію про положення лише при кожній зміні стану Холла, його точність досягає лише шести станів для кожного циклу живлення. У біполярних двигунах є лише шість станів на один механічний цикл. Потреба в обох очевидна, якщо порівнювати з інкрементним кодувальником, який пропонує роздільну здатність у тисячі PPR (імпульсів на оберт), які можуть бути декодовані у чотирикратну кількість змін стану.
Однак, оскільки виробникам двигунів наразі доводиться встановлювати як датчики Холла, так і інкрементальні кодери у свої двигуни, багато виробників кодерів починають пропонувати інкрементні кодери з комутаційними виходами, які ми зазвичай називаємо просто комутаційними кодерами. Ці кодери були спеціально розроблені для забезпечують не тільки традиційні ортогональні канали A і B (і в деяких випадках індексний імпульсний канал «один раз за хід» Z), але також стандартні комутаційні сигнали U, V і W, необхідні більшості драйверів двигунів BLDC. Це економить двигун дизайнера непотрібний крок одночасного встановлення датчика ефекту Холла та інкрементного кодера.
Хоча переваги цього підходу очевидні, існують значні компроміси. Як зазначалося вище, положення ротора та статора має бути освоїти для Безщітковий двигун BLDC бути ефективно комутованим. Це означає, що необхідно подбати про те, щоб канали U/V/W кодера комутатора були правильно узгоджені з фазою двигуна BLDC.