브러시리스 모터의 정류 파형은 어떤 모양입니까?

브러시리스 모터를 구동하기위한 파형을 보았습니다.

이것이 단순한 블록 정류에 사용되는 파형이라고 생각합니다. 그러나 사인 파형을하고 싶다면 PWM 신호는 어떻게 생겼습니까? 세 단계에서 가장자리를주의해서 동기화해야합니까?

표시 한 다이어그램은 사다리꼴 Back-EMF를 생성하는 것처럼 보입니다. 나는 100 %에있는 게이트가 모터 구동 브리지의 더 낮은 다리라고 가정합니다. 나는 당신이 이것을하고 싶은 이유를 생각할 수 없습니다. 일반적으로 리턴 레그의 게이트 전압이 공급 레그의 게이트 전압을 보완하기를 원합니다.

6 단계 사다리꼴 정류에서는 일반적으로 PWM을 100 %까지 올리고 잠시 (약 30도 전기 회전) 그대로 둔 다음 다시 내리십시오.

정현파 정류에서 PWM 듀티 사이클은 정현파 값이 지속적으로 변합니다. 다음은 사인파 구동과 사다리꼴 구동 PWM과 위상 신호의 차이를 보여주는 좋은 다이어그램입니다.

이 페어차일드 앱 노트는 360 ° 회전시 PWM을 보여줍니다.

신호에서 무슨 일이 일어나고 있는지 살펴 보는 것이 좋습니다. 실제로하고있는 일은 모터의 고정자에 천천히 축적되도록 삼각파의 전류를 점차적으로 변화시키는 것입니다. 하단 다리를 열어 두지 않고 공급 및 리턴 게이트를 보완적인 방식으로 구동 할 경우이 빌드 업을보다 효과적으로 제어 할 수 있습니다.

사인파 계산은 단순한 램프 업, 홀드, 램프 다운보다 계산 집약적입니다 (조회 테이블을 사용하지 않는 한). 그러나 훨씬 부드러운 주행을 만들어냅니다.

공간-벡터 정류는 훨씬 계산 집약적입니다. 또한 정현파 드라이브보다 토크 리플이 많지만 버스 전압을 더 많이 활용하므로 전력 측면에서 더 효율적입니다.

공간 벡터 드라이브의 위상 전압은 다음과 같이 보입니다.

이는 세 단계 모두에서 동시에 PWM 듀티 사이클을 변경하여 수행됩니다. 이것은 2 사분면 구동에서와 같이 단상 구동되거나 4 사분면 구동에서와 같이 상보 적 쌍으로 구동되는 2 상을 갖는 것과 반대된다.

브러시리스 모터 제어의 구현에 대한 많은 문헌이 있지만 여기에 개요가 있습니다.

정류 파형 간의 차이점을 이해하려면 브러시리스 모터의 작동 방식을 이해해야합니다.

3 상 (2 극) 모터에는 중앙의 단일 자석 주위에 3 개의 코일이 있습니다. 모터의 샤프트 (및 자석)가 회전하도록 코일에 순서대로 전원을 공급하는 것이 목표입니다.

여기서 중요한 두 가지 자기장이 있는데, 회 전자 필드 (회전 자석)와 고정자 필드 (정적 코일)입니다.

우리는 자기장의 방향을 매우 차갑게 들리기 때문에 "자속 벡터"라고합니다. 이 이미지에서 가장 중요한 것은 두 자기장이 서로 직각을 이루기를 원한다는 것입니다. 이것은 효율성과 토크를 극대화합니다.

멍청한 정류 체계는 사다리꼴입니다. 모터에서 홀 센서 또는 후면 EMF를 사용하여 모터가 불연속 위치 중 하나에 있는지 확인하고 하나 또는 두 개의 코일에서 온 / 오프 제어를 수행하여 모터 주위의 자기장을 유도 할 수 있습니다.

고정자 필드에 대해 6 개의 분리 된 방향 만있을 수 있기 때문에 모터의 플럭스 벡터는 60-120도 (원하는 90이 아닌)가 될 수 있으므로 토크 리플과 열악한 효율을 얻을 수 있습니다.

여기서 확실한 해결책은 정현파 정류로 전환하고 파형을 부드럽게 만드는 것입니다.

회 전자의 정확한 방향을 알고 있다면 플럭스 벡터를 90 도로 유지하고 각기 다른 코일에 적용 할 정확한 PWM 듀티 사이클을 계산하여 아름다운 90도 플럭스 벡터를 얻을 수 있습니다. (회 전자 방향은 인코더, 보간 또는 칼만 필터와 같은 고급 측정을 통해 결정될 수 있습니다).

그래서 지금 당신은 정현파 정류보다 어떻게 더 잘할 수 있을지 궁금 할 것입니다. 정현파 정류의 주요 결함은 출력이 PWM으로 바로 전송된다는 것입니다. 코일 인덕턴스로 인해 전류 (및 플럭스 벡터)는 명령 된 값보다 뒤 떨어지며 모터가 최고 속도에 도달하면 플럭스 벡터는 90이 아닌 80 또는 70 도입니다.

이것이 정현파 정류가 고속 성능을 저하시키는 이유입니다.

이것은 결국 자속이 고속에서도 90도를 유지하도록 시도하는 (종종 독점적) 제어 알고리즘에 주어진 이름 인 자속 벡터 제어를 제공합니다. 이를 수행하는 가장 간단한 방법은 실제 자속이 늦어 질 것임을 알고 얼마나 빨리 가는지에 따라 예를 들어 90-120도까지 필드를 이끌 수 있습니다.

보다 강력한 솔루션에는 각 단계를 통과하는 전류를 정확하게 제어하기위한 PID / 피드 포워드가 포함됩니다. 모든 서보 제조업체는 자체 사내 알고리즘을 가지고 있기 때문에 출혈 가장자리에 꽤 복잡한 것들이 있다고 확신합니다.

간단히 말해, 플럭스 벡터 제어는 PWM 듀티 사이클이 아닌 각 위상으로가는 전류를 사인 파형으로 제어하는 ​​것입니다.

정현파 / 플럭스 벡터 사이의 선은 일부 회사가 "정현파"드라이브에 대해 고급 제어를 수행하기 때문에 매우 모호합니다. 또한 기술적으로 거의 모든 플럭스 벡터 제어를 호출 할 수 있으므로 구현 품질이 달라질 수 있습니다.