Care este algoritmul de control pentru un motor DC fără perii?
În calitate de furnizor de motoare DC fără perii, am fost adesea întrebat despre algoritmii de control care fac ca aceste motoare să fie atât de eficiente și fiabile. În această postare pe blog, mă voi aprofunda în diferiții algoritmi de control folosiți pentru motoarele DC fără perii, explicând principiile, avantajele și aplicațiile lor.
Bazele motoarelor DC fără perii
Înainte de a ne scufunda în algoritmii de control, să înțelegem pe scurt structura de bază și principiul de lucru al unui motor DC fără perii. Un motor DC fără perie este format dintr -un stator cu înfășurări și un rotor cu magneți permanenți. Spre deosebire de motoarele DC cu periat tradițional, nu există perii fizice care să transfere energia electrică în rotor. În schimb, comutarea electronică este utilizată pentru a comuta curentul în înfășurările statorului la momentul potrivit, creând un câmp magnetic rotativ care conduce rotorul.
Algoritmi de control al comutației
Cel mai fundamental aspect al controlului unui motor DC fără perii este comutarea, care este procesul de comutare a curentului în înfășurările statorului pentru a menține rotația rotorului. Există doi tipuri principale de algoritmi de control al comutației: pe bază de senzori și fără senzori.
Comutație pe bază de senzor
Comutarea bazată pe senzor folosește senzori, de obicei, senzori Hall - Effect, pentru a detecta poziția rotorului. HALL - Senzorii de efect sunt plasați în poziții specifice în jurul statorului și generează semnale pe baza câmpului magnetic al rotorului. Aceste semnale sunt apoi utilizate pentru a determina când să comutați curentul în înfășurările statorului.
Avantajul comutației bazate pe senzor este simplitatea și fiabilitatea sa. Oferă informații precise despre poziția rotorului, în special la viteze mici și este relativ ușor de implementat. Cu toate acestea, prezența senzorilor se adaugă la costurile și complexitatea sistemului motor, iar senzorii pot fi sensibili la factori de mediu, cum ar fi temperatura și vibrațiile.
Comutarea senzorială
Comutarea senzorială, pe de altă parte, elimină necesitatea senzorilor externi prin estimarea poziției rotorului pe baza forței electromotive din spate - electromotive generate în înfășurările statorului. Când rotorul se rotește, induce un spate din spate în înfășurările statorului, iar amplitudinea și faza acestui spate - EMF sunt legate de poziția rotorului.
Comutarea senzorială oferă mai multe avantaje. Reduce costul și complexitatea sistemului motor, deoarece nu există senzori de instalat sau întreținut. De asemenea, face ca motorul să fie mai potrivit pentru medii dure în care senzorii nu pot funcționa corect. Cu toate acestea, comutarea fără senzori este mai complexă de implementat, în special la viteze mici, unde partea din spate - EMF este mică și dificil de detectat cu exactitate.
Algoritmi de control al vitezei
Pe lângă controlul comutației, controlul vitezei este un alt aspect important al controlului motorului DC fără perii. Există mai mulți algoritmi de control al vitezei utilizate în mod obișnuit, inclusiv:
Control proporțional - integral - derivat (PID)
Controlul PID este unul dintre cei mai utilizați algoritmi de control al vitezei pentru motoarele DC fără perii. Folosește o buclă de feedback pentru a compara viteza reală a motorului cu viteza dorită. Diferența dintre cei doi, numită eroare, este apoi utilizată pentru a calcula trei termeni de control: termenul proporțional, termenul integral și termenul derivat.
Termenul proporțional este proporțional cu eroarea, termenul integral acumulează eroarea în timp, iar termenul derivat este proporțional cu rata de modificare a erorii. Suma acestor trei termeni este utilizată pentru a regla tensiunea sau curentul aplicat motorului pentru a apropia viteza reală de viteza dorită.
Controlul PID este cunoscut pentru simplitatea și eficacitatea sa. Poate oferi o reglementare a vitezei bune pe o gamă largă de condiții de operare. Cu toate acestea, reglarea parametrilor PID (câștig proporțional, câștig integral și câștig derivat) poate fi dificilă, iar performanța controlorului poate fi afectată de modificările sarcinii motorii sau de alți factori externi.
Control orientat pe câmp (FOC)
Controlul orientat pe câmp, cunoscut și sub denumirea de control vectorial, este un algoritm de control al vitezei mai avansate. Decuplă componentele cuplului și fluxului curentului motorului, permițând controlul independent al cuplului și al vitezei motorului.
În FOC, curentul stator este transformat din sistemul de coordonate în trei faze staționare într -un sistem rotativ de coordonate în două faze, unde axa directă (d - axa) este aliniată cu fluxul rotorului și axa quadraturii (axa q - q) este perpendiculară pe fluxul rotorului. Prin controlul curenților d -axei și axei q - axa separat, cuplul motorului și fluxul pot fi controlate precis.
FOC oferă mai multe avantaje față de controlul PID. Poate oferi un control mai rapid și mai precis al vitezei și a cuplului, în special la viteze mari și în condiții de încărcare dinamică. De asemenea, permite utilizarea mai bună a câmpului magnetic al motorului, ceea ce duce la o eficiență mai mare și un consum de energie mai mic. Cu toate acestea, FOC este mai complex de implementat și necesită mai multe resurse de calcul.
Aplicații ale diferitelor algoritmi de control
Alegerea algoritmului de control depinde de cerințele specifice de aplicare ale motorului DC fără perii.
Pentru aplicațiile în care costul este o preocupare majoră și nu este necesar un control ridicat de precizie, cum ar fi ventilatoarele mici și pompele, comutarea senzorială cu controlul PID poate fi o alegere adecvată. Acești algoritmi sunt relativ simpli și costuri - și pot oferi performanțe adecvate pentru aceste tipuri de aplicații.
Pentru aplicațiile care necesită o viteză de mare precizie și controlul cuplului, cum ar fi roboții industriali și vehiculele electrice, comutarea bazată pe senzori cu FOC este adesea preferată. FOC poate oferi un control rapid și precis necesar pentru aceste aplicații solicitante, în timp ce comutarea bazată pe senzori asigură o funcționare fiabilă cu orice viteză.
La compania noastră, oferim o gamă largă de motoare DC fără perii, inclusiv48V 400W Motor DC fără perii,Motor DC fără perie de 24v 50w, șiMotor DC fără perie de 24v 150W. Motoarele noastre pot fi configurate cu diferiți algoritmi de control pentru a răspunde nevoilor specifice ale aplicației dvs.
Dacă sunteți interesat să achiziționați motoarele noastre DC fără perii sau aveți întrebări cu privire la algoritmii de control, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru discuții suplimentare. Ne -am angajat să oferim produse de înaltă calitate și asistență tehnică profesională clienților noștri.
Referințe
- „Permanent fără pensulă - design motor magnet” de Ralph Kennelly
- „Drivele motor electric: modelare, analiză și control” de Bin Wu, Iqbal Husain și Wasynczuk