БЛОГ

Обратная связь по положению для бесщеточного двигателя постоянного тока

С момента рождения бесщеточный двигатель постоянного тока, Датчик Холла был основной силой реализации коммутационной обратной связи. Поскольку трехфазное управление требует только трех датчиков и имеет низкую удельную стоимость, они часто являются наиболее экономичным выбором для реверсирования с точки зрения стоимости спецификации.Датчики Холла, встроенные в статор, определяют положение ротора, поэтому транзисторы в трехфазном мосту можно переключать для управления двигателем. Три выхода датчика Холла обычно обозначаются как каналы U, V и W. Хотя Холл датчики эффекта могут эффективно решить проблему коммутации двигателя BLDC, они отвечают только половине требований системы BLDC.

Хотя датчик Холла позволяет контроллеру управлять двигателем BLDC, его управление, к сожалению, ограничено скоростью и направлением.В трехфазном двигателе датчик на эффекте Холла может определять угловое положение только в каждом электрическом цикле. По мере увеличения количества пар полюсов увеличивается и количество электрических циклов на один механический оборот, а также по мере того, как использование BLDC становится более распространенным. , так же как и потребность в точном определении положения. Чтобы решение было надежным и полным, система BLDC должна предоставлять информацию о местоположении в режиме реального времени, чтобы контроллер мог отслеживать не только скорость и направление, но также расстояние перемещения и угловое положение.
Чтобы удовлетворить потребность в более точной информации о положении, распространенным решением является добавление инкрементного поворотного энкодера к двигателю BLDC. Обычно инкрементальные энкодеры добавляются к той же системе обратной связи управления в дополнение к датчику Холла. используется для реверсирования двигателя, в то время как энкодеры используются для более точного отслеживания положения, вращения, скорости и направления. Поскольку датчик Холла предоставляет новую информацию о положении только при каждом изменении состояния Холла, его точность достигает только шести состояний для каждого цикла питания. Для В биполярных двигателях существует только шесть состояний на механический цикл. Необходимость в обоих состояниях очевидна по сравнению с инкрементным энкодером, который предлагает разрешение в тысячах PPR (импульсов на оборот), который может быть декодирован в четыре раза больше, чем количество изменений состояния.
Однако, поскольку производители двигателей в настоящее время должны встраивать в свои двигатели как датчики Холла, так и инкрементные энкодеры, многие производители энкодеров начинают предлагать инкрементальные энкодеры с коммутирующими выходами, которые мы обычно называем просто коммутирующими энкодерами. Эти энкодеры были специально разработаны для обеспечивают не только традиционные ортогональные каналы A и B (и в некоторых случаях индексный импульсный канал Z «один раз за оборот»), но также стандартные коммутационные сигналы U, V и W, необходимые для большинства приводов двигателей BLDC. Это экономит двигатель. проектировщику ненужный шаг по одновременной установке датчика Холла и инкрементного энкодера.
Хотя преимущества этого подхода очевидны, существуют значительные компромиссы. Как упоминалось выше, положение ротора и статора должно быть освоено для Бесколлекторный двигатель BLDC для эффективной коммутации. Это означает, что необходимо позаботиться о том, чтобы каналы U/V/W коммутаторного энкодера были правильно совмещены с фазой двигателя BLDC.