Zasada silników prądu stałego

Zasada sterowania bezszczotkowym silnikiem prądu stałego jest następująca: Aby silnik mógł się obracać, jednostka sterująca musi najpierw określić położenie wirnika silnika na podstawie-czujnika Halla. Następnie, zgodnie z uzwojeniami stojana, określa kolejność włączania (lub wyłączania) tranzystorów mocy w falowniku. Tranzystory AH, BH i CH (tranzystory mocy górnego ramienia) oraz tranzystory AL, BL i CL (tranzystory mocy dolnego ramienia) w falowniku sekwencyjnie przepływają prąd przez cewki silnika, generując wirujące pole magnetyczne w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (lub przeciwnym- do ruchu wskazówek zegara). To pole magnetyczne oddziałuje z magnesami wirnika, powodując w ten sposób obrót silnika w prawo/w lewo-zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Kiedy wirnik silnika obraca się do położenia, w którym czujnik Halla-wykrywa inny zestaw sygnałów, jednostka sterująca włącza następny zestaw tranzystorów mocy. Cykl ten trwa, pozwalając silnikowi obracać się w tym samym kierunku, aż jednostka sterująca podejmie decyzję o zatrzymaniu wirnika silnika, w którym to momencie tranzystory mocy zostaną wyłączone (lub włączone zostaną tylko tranzystory mocy dolnego ramienia). Aby odwrócić kierunek wirnika, tranzystory mocy są włączane w odwrotnej kolejności.

Podstawowy schemat przełączania tranzystorów mocy można zilustrować następująco: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Jednakże bezwzględnie zabrania się zamiany ich na AH, AL, BH, BL lub CH, CL. Ponadto, ponieważ komponenty elektroniczne zawsze mają czas reakcji przełączania, czas przełączania tranzystorów mocy musi uwzględniać ten czas reakcji. W przeciwnym razie, jeśli górne ramię (lub dolne ramię) nie zostanie całkowicie zamknięte przed otwarciem dolnego ramienia (lub górnego ramienia), nastąpi zwarcie, powodując spalenie tranzystora mocy.

Kiedy silnik zaczyna się obracać, jednostka sterująca porównuje (lub oblicza za pomocą oprogramowania) polecenie (składające się z prędkości ustawionej przez kierowcę i współczynnika przyspieszania/hamowania) z prędkością zmiany sygnału-czujnika Halla, aby określić, która grupa przełączników (AH, BL, AH, CL, BH, CL lub ...) powinna zostać włączona i na jak długo. Jeśli prędkość jest niewystarczająca, czas-włączenia jest dłuższy; jeśli prędkość jest nadmierna, czas-włączenia jest krótszy. Ta część operacji jest obsługiwana przez PWM. PWM (modulacja szerokości impulsu) określa prędkość silnika, a generowanie takiego PWM jest kluczem do osiągnięcia precyzyjnej kontroli prędkości.

Sterowanie dużą-szybkością musi uwzględniać, czy rozdzielczość zegara systemu jest wystarczająca do obsługi czasu przetwarzania instrukcji oprogramowania. Co więcej, sposób uzyskiwania dostępu do zmian sygnału-czujnika Halla wpływa również na wydajność procesora, dokładność i wydajność w czasie-rzeczywistym. W przypadku sterowania niską-prędkością, szczególnie przy rozruchu-niskiej prędkości, sygnał-czujnika Halla zmienia się wolniej. Dlatego kluczowy staje się sposób akwizycji sygnału, czas przetwarzania i odpowiednia konfiguracja parametrów sterowania w oparciu o charakterystykę silnika. Alternatywnie, sprzężenie zwrotne prędkości można zmodyfikować, aby wykorzystać zmiany enkodera jako odniesienie, zwiększając rozdzielczość sygnału w celu lepszej kontroli. Płynna praca silnika i dobra reakcja zależą również od prawidłowości sterowania PID. Jak wspomniano wcześniej, bezszczotkowe silniki prądu stałego wykorzystują sterowanie-w pętli zamkniętej; dlatego sygnał sprzężenia zwrotnego informuje jednostkę sterującą, jak bardzo prędkość silnika różni się od prędkości docelowej.-To jest błąd. Znajomość błędu wymaga kompensacji, którą można osiągnąć za pomocą tradycyjnych metod sterowania inżynieryjnego, takich jak sterowanie PID. Jednak kontrolowany stan i środowisko są w rzeczywistości złożone i zmienne. Jeśli wymagane jest solidne i trwałe sterowanie, czynniki, które należy wziąć pod uwagę, prawdopodobnie wykraczają poza pełną kontrolę tradycyjnego sterowania inżynieryjnego. Dlatego też sterowanie rozmyte, systemy ekspertowe i sieci neuronowe również zostaną włączone do ważnych teorii inteligentnego sterowania PID.