Principiul motoarelor de curent continuu

Principiul de control al unui motor de curent continuu fără perii este următorul: Pentru a face motorul să se rotească, unitatea de control trebuie mai întâi să determine poziția rotorului motorului pe baza senzorului Hall-. Apoi, în funcție de înfășurările statorului, determină secvența în care tranzistoarele de putere din invertor sunt pornite (sau oprite). Tranzistoarele AH, BH și CH (numiți tranzistori de putere cu brațul superior) și tranzistoarele AL, BL și CL (numiți tranzistori de putere cu brațul inferior) din invertor curg secvențial curent prin bobinele motorului, generând un câmp magnetic rotativ în sensul acelor de ceasornic (sau invers-în sensul acelor de ceasornic). Acest câmp magnetic interacționează cu magneții rotorului, determinând astfel motorul să se rotească în sensul acelor de ceasornic/în sens invers-în sensul acelor de ceasornic. Când rotorul motorului se rotește într-o poziție în care senzorul Hall-simtește un alt set de semnale, unitatea de control pornește următorul set de tranzistori de putere. Acest ciclu continuă, permițând motorului să se rotească în aceeași direcție până când unitatea de control decide să oprească rotorul motorului, moment în care tranzistoarele de putere sunt oprite (sau doar tranzistoarele de putere ale brațului inferior sunt pornite). Pentru a inversa direcția rotorului, tranzistoarele de putere sunt pornite în secvența inversă.

Modelul de comutare de bază pentru tranzistoarele de putere poate fi ilustrat după cum urmează: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Cu toate acestea, este absolut interzis să le comutați ca AH, AL, BH, BL sau CH, CL. Mai mult, deoarece componentele electronice au întotdeauna un timp de răspuns la comutare, timpul de comutare al tranzistoarelor de putere trebuie să ia în considerare acest timp de răspuns. În caz contrar, dacă brațul superior (sau brațul inferior) nu este complet închis înainte ca brațul inferior (sau brațul superior) să fie deschis, va avea loc un scurtcircuit, provocând arderea tranzistorului de putere.

Când motorul începe să se rotească, unitatea de comandă compară (sau calculează prin software) comanda (compusă din viteza setată de șofer și rata de accelerare/decelerare) cu viteza de schimbare a semnalului senzorului hall-pentru a determina ce grup de comutatoare (AH, BL, AH, CL, BH, CL sau ...) trebuie pornit și pentru cât timp. Dacă viteza este insuficientă, timpul-de pornire este mai lung; dacă viteza este excesivă, timpul-de pornire este mai scurt. Această parte a operațiunii este gestionată de PWM. PWM (Pulse Width Modulation) determină viteza unui motor, iar generarea unui astfel de PWM este cheia pentru a obține un control precis al vitezei.

Controlul-de mare viteză trebuie să ia în considerare dacă rezoluția ceasului sistemului este suficientă pentru a gestiona timpul de procesare a instrucțiunilor software. În plus, modul în care sunt accesate modificările semnalului senzorului Hall-de asemenea afectează performanța procesorului, acuratețea și performanța-în timp real. Pentru controlul-vitezei reduse, în special pornirile cu-viteză mică, semnalul-senzorului Hall se schimbă mai lent. Prin urmare, metoda de achiziție a semnalului, sincronizarea procesării și configurarea adecvată a parametrilor de control pe baza caracteristicilor motorului devin cruciale. Alternativ, feedback-ul de viteză poate fi modificat pentru a utiliza modificările codificatorului ca referință, crescând rezoluția semnalului pentru un control mai bun. Funcționarea lină a motorului și răspunsul bun depind, de asemenea, de caracterul adecvat al controlului PID. După cum sa menționat mai devreme, motoarele de curent continuu fără perii utilizează control în buclă închisă-; prin urmare, semnalul de feedback spune unității de control cât de departe este viteza motorului de viteza țintă-aceasta este eroarea. Cunoașterea erorii necesită compensare, care poate fi realizată prin metode tradiționale de control ingineresc, cum ar fi controlul PID. Cu toate acestea, statul și mediul aflat sub control sunt de fapt complexe și schimbătoare. Dacă este necesar un control robust și durabil, factorii care trebuie luați în considerare sunt probabil dincolo de controlul complet al controlului ingineresc tradițional. Prin urmare, controlul fuzzy, sistemele expert și rețelele neuronale vor fi, de asemenea, încorporate în teoriile importante ale controlului PID inteligent.