Kako uporabiti digitalne signalne krmilnike (DSC) za krmiljenje brezkrtačnih enosmernih (BLDC) motorjev brez senzorjev, s katerimi bi to tehnologijo približali tržišču množičnih aplikacij nižjega cenovnega razreda, pojasnjuje Charlie lCe iz podjetja Microchip Technology Inc.
Kot tehnologija, ki jo pogosto izbiramo pri mnogih velikih in srednjih sistemih, ponujajo brezkrtačni DC (BLDC) motorji stalno ali spremenljivo hitrost vrtenja v kombinaciji z visoko zanesljivostjo in enostavnim krmiljenjem. Z uporabo celo manjšega števila Hallovih senzorjev pa se cena celotnega sistema znatno poveča, zato je bila doslej uporaba BLDC v nizkocenovnih aplikacijah nedosegljiva. Vsi prejšnji poskusi krmiljenja BLCD motorjev brez senzorjev so bili prav tako cenovno izven dosega trgu množičnih aplikacij, saj so zahtevali drage krmilnike, da so lahko izvajali zapletene algoritme, ki so nadomeščali senzorje.
Kakorkoli že, danes so se cene digitalnih signalnih krmilnikov približale enemu dolarju za kos pri malo večjih naročenih količinah in Microchipov dsPIC33FJ15MC102 digitalni signalni krmilnik (DSC) na primer, z lahkoto premaga omenjene izzive in omogoči, da je uporaba in krmiljenje BLDC motorjev brez senzorjev izvedljivo tudi v nizkocenovnih aplikacijah.
Krmiljenje BLDC motorjev s senzorji
Da bi razumeli, kako deluje krmiljenje BLDC motorjev brez senzorjev deluje, je dobro poznati osnove delovanja takšnega krmiljenja z uporabo senzorjev.
BLDC motorji uporabljajo tuljavo, skozi katero teče tok, oziroma stator , ki povzroči, da se permanentni magneti na rotorju ali gredi prilagajajo spremembam magnetnega polja v statorju z vrtenjem rotorja, s čimer ustvarijo navor. V elektronsko komutiranem trifaznem BLCD motorju se tri navite tuljave (ali faze) na statorju zaporedoma vklapljajo in izklapljajo pred rotorjem. Da bi se rotor motorja gladko vrtel, je stator izdelan iz več nizov tuljav za vsako fazo in vsaka faza se vklaplja in izklaplja po določenem vrstnem redu , da se rotor vrti. Položaj rotorja določa, katero fazo je v nekem trenutku treba vklopiti ali izklopiti. Zato je zelo pomembno, da poznamo trenutni položaj rotorja in da regulator aktivno vklaplja in izklaplja faze tako, da BLDC motor deluje. Najenostavnejši način za izračun položaja rotorja je, da uporabimo Hallove senzorje magnetnega polja , ki ustvarjajo impulze , ti pa omogočajo krmilniku ugotavljanje trenutnega položaja rotorja . Ko je položaj rotorja določen ,mora preprost krmilnik BLDC motorja samo še poiskati ustrezen trifazni vzorec za izračunani položaj rotorja in preklapljati faze po tem vzorcu.
Krmiljenje BLDC motorjev brez senzorjev
Če si malo podrobneje ogledamo tri faze elektronsko komutiranega motorja, si bomo lažje razlagali, kako algoritem pri brezsenzorskem BLDC motorju izračuna trenutni položaj rotorja. Pri trapeznem krmiljenju istočasno eno fazo priključimo na visok potencial (+ VBUS), drugo faza povežemo z nizkim potencialom (-VBUS), tretja faza pa ostane neaktivna. Če opazujemo napetosti na vsaki od treh faz, so oblikovane kot trapez, kar je prikazano na sliki 1. Ko potuje rotor mimo navitja faze, trajni magnet na rotorju inducira tok v tej fazi, ta pa povzroči napetost, ki jo poznamo kot povratno električno poljsko jakost (back-EMF). Povratna EMF je odvisna od števila ovojev v vsaki fazi navitja, od kotne hitrosti rotorja in moči trajnega magneta na rotorju. Oblika valovanja povratne EMF vsake faze je odvisna od položaja rotorja, tako da se povratni EMF lahko uporabi za določanje položaja rotorja.
Masovna uporaba krmiljenja BLDC motorjev
Microchip Technology Inc
