BLDC电机驱动的换向

这讲主要讲BLDC电机系统控制的第二个问题——换向 下面是一个三相简易BLDC示意图对于BLDC系统的控制我们讲过 需要得到转子的位置信息 可以通过传感器或位置传感器方式得到转子位置 根据转子位置 确定定子磁场输出假设转子磁场方向与A向平行 希望转子顺时针输出 可以导通C向逆时针导通 B向 假设按顺时针运动 我们要导通C项 当转子转到C项时我们需要导通B项 到B导通A 以此类推 电极就这样控制 下面是BLDC梯形波控制四极相序图 梯形波控制也叫做 6步控制 即从0到360度周期里每隔60度 需要换一次向 所以说 一个周期需要换6次向 这就是6步控制如图所示 当转子位置在此时 若希望顺时针 则给UV项通电从U+到V-以此类推 不断导通 其中两项 第三项悬空 第一是控制简单 主需要导通两项 第二就是第三项可以用来检测反电势 进行无位置传感器控制 下面是T形波BLDC 相电压 相电流及转矩模型 相电流在每个换向点产生电流脉动脉动导致输出转矩产生脉动 转矩脉动导致系统不够平滑噪声也会更大些 如果我们希望得到 若想得到平滑输出转矩 该怎么做呢下面介绍正弦波控制方式 正弦波控制方式输出平滑转矩那正弦波控制是向与向之间电压波形 为正弦波 它的电流波形也是正弦波 最后输出的是平滑转矩 怎样产生向与向之间的正弦波可以通过向与地之间的马鞍波 波形来构造正弦波 那这个马鞍波是怎么构造的 可通过PWM 去模拟马鞍波 实际上可通过对MCU输出的PWM波形 进行一阶低通滤波 然后用示波器观察输出波形 那就是马鞍波 下面是正弦波控制的电压电流转矩的波形 它相电压对地波形 实际上是马鞍波 我们已经知道马鞍波之间电压差为正弦波 由于相电流正弦 输出转矩是一个平滑的转矩 对于简单无位置传感器正弦控制系统一样是在一个周期内 至少检测一次过零点 即通过检测反电势得到过零点 因为此时反电势检测 是不能使向工作 会导致电流畸变电流会变成0 会导致电流谐波以及效率下降 下面对这两种控制方式对比对于T形波 也就是6步控制来说 因为它始终是导通两向 第三向关闭 所以对运算能力 要求低对于正弦波 因导通三向 则要求比较高 第二 T形波有电流脉动 最后有转矩输出脉动 系统不够平稳 正弦波它 是一个非常平稳的转矩输出 同时效率高 最后T形波可以在更高转速工作 比如现在 超高速吸尘器 它可以到10多万转 而正弦波很难做到 因为受PWM频率的限制