điều khiển động cơ dc không cổ góp(brushless dc)

Các dạng ñộng cơ DC ñặc biệt Động cơ DC không chổi than (BLDC) P0015301 5 P0015301 5 - - SE SE - - 9 B 9 B à à i 10 i 10 Nguyên lý • Động cơ BLDC mặc dù có tên là “một chiều không chổi than” nhưng nó thuộc nhóm ñộng cơ ñồng bộ nam châm vĩnh cửu • Động cơ ñồng bộ nam châm vĩnh cửu là nhóm ñộng cơ xoay chiều ñồng bộ (tức là rotor quay cùng tốc ñộ với từ trường quay) có phần cảm là nam châm vĩnh cửu. • Chia thành 2 loại ñộng cơ dựa vào dạng sóng sức phản ñiện ñộng stator của ñộng cơ. – -Động cơ (sóng) hình sin – -Động cơ (sóng) hình thang • Động cơ BLDC là loại ñộng cơ sóng hình thang, những ñộng cơ còn lại là ñộng cơ sóng hình sin (ta gọi chung với tên là PM – Permanent magnet Motor). • EMF có dạng hình thang quyết ñịnh ñể xác ñịnh một ñộng cơ BLDC chứ không phải các yếu tố khác như Hall sensor, bộ chuyển mạch ñiện tử (Electronic Commutator), .v.v. Đặc ñiểm BLDC • Ưu ñiểm: – Mật ñộ từ thông khe hở không khí lớn. – Tỷ lệ công suất/ khối lượng máy ñiện cao. – Tỷ lệ mômen/ quán tính lớn (có thể tăng tốc nhanh). – Vận hành nhẹ nhàng (dao ñộng của mômen nhỏ) thậm chí ở tốc ñộ thấp (ñể ñạt ñược ñiều khiển vị trí một cách chính xác). – Mômen ñiều khiển ñược ở vị trí bằng không. – Vận hành ở tốc ñộ cao. – Có thể tăng tốc và giảm tốc trong thời gian ngắn. – Hiệu suất cao. – Kết cấu gọn. • Nhược ñiểm – Giá thành cao – Được ñiều khiển bằng một bộ ñiều khiển với ñiện ngõ ra dạng xung vuông và cảm biến Hall ñược ñặt bên trong ñộng cơ ñể xác ñịnh vị trí rotor  không tự ñổi chiều dòng ñiện như ñộng cơ DC thông thường – nam châm sắt từ dễ từ hóa nhưng khả năng tích từ không cao, dễ bị khử từ và ñặc tính từ của nam châm bị giảm khi tăng nhiệt ñộ. Nhưng với loại nam châm hiếm như hiện nay thì nhược ñiểm này ñã ñược cải thiện ñáng kể. CẤU TẠO • Stator: – lõi sắt (các lá thép kĩ thuật ñiện ghép cách ñiện với nhau) – dây quấn  khác so với cách quấn dây ñộng cơ xoay chiều 3 pha thông thường, sự khác biệt này tạo nên sức phản ñiện ñộng dạng hình thang • Rotor: không có gì khác so với các ñộng cơ nam châm vĩnh cửu khác. • Hall sensor: do ñặc thù sức phản ñiện ñộng có dạng hình thang nên cấu hình ñiều khiển thông thường của BLDC cần có dùng cảm biến hiệu ứng Hall, gọi tắt là Hall sensor ñể xác ñịnh vị trí của từ trường rotor so với các pha của cuộn dây stator Rotor Nam châm ñược ñặt trên rotor của ñộng cơ BLDC: (a,b,c) nam châm dán bề mặt ngoài, (d,e,f,g) nam châm ñặ t bên trong rotor. Brushless DC Motor 100 N S R B r r g g b b G com com com 110 010 011 101 001 R G B N S PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN Quá trình kích ñóng 6 bước +V PWM1H PWM1L 3 Phase BLDC PWM2H PWM2L PWM3H PWM3L Sector 5 0 1 2 3 4 5 0 1 +V PWM1H PWM1L 3 Phase BLDC PWM2H PWM2L PWM3H PWM3L Sector 5 0 1 2 3 4 5 0 1 Quá trình kích ñóng 6 bước [...]... mômen do d ng sóng ñi n áp dòng ñi n ra ít b g n sóng ĐI U KHI N KHÔNG C M BI N 2 k thu t ñi u khi n không c m bi n: xác ñ nh v trí rotor d a vào s c ñi n ñ ng c a ñ ng cơ ư c lư ng v trí dùng các thông s c a ñ ng cơ, các giá tr ñi n áp và dòng ñi n trên ñ ng cơ EMF h i ti p v/s Hall sensors Back EMF Hall sensor ĐI U KHI N VÒNG KÍN Đ NG CƠ BLDC B ĐI U KHI N PI(D) • Proportional-Integral-Differential •... PWM2L 3 Phase BLDC PWM3H PWM3L Sector 5 0 1 2 3 4 5 0 1 Quá trình kích ñóng 6 bư c +V PWM1H PWM2H PWM1L PWM2L 3 Phase BLDC PWM3H PWM3L Sector 5 0 1 2 3 4 5 0 1 Gi n ñ Hall sensor và dòng ñi n ngõ ra t ng Fixed Speed 1000 RPM 4 Amps Peak Qu ñ o t thông stator khi không t i và có t i THAY Đ I T C Đ B NG CÁCH THAY Đ I ĐI N ÁP TRUNG BÌNH PHA ĐI U CH PWM • Đi n áp cung c p cho b khóa công su t không ñ i, tuy... cho b khóa công su t không ñ i, tuy nhiên ñi n áp ra kh i b khóa ñ n ñ ng cơ thay ñ i theo thu t toán ñi u khi n • Phương pháp PWM có th dùng cho khóa trên, khóa dư i hay ñ ng th i c hai khóa trên và dư i cùng lúc BLDC Motor có ñi u ch PWM Hall Effect Sensors PWM1H PWM1L ĐI U KHI N ĐI N ÁP HÌNH SIN còn ñư c g i là ñi u khi n AC không ch i than (brushless AC) gi m ti ng n có th nghe th y ñư c, gi m g... Proportional-Integral-Differential • Set Point - Process Variable = Error • Control Variable = Output • CV = Pe + I ∫e dt + D de/dt Closed Loop T c ñ mong mu n Sai s t c ñ Voltage PID +- T c ñ h i ti p BLDC Hall Sensor Khall PID s Up Kp * Error T cñ ñ t Error +- Ui ∫ Ki * Error dt T c ñ h i ti p dError Kd * dt Ud + + + Đi n áp PID s • Up(T) = Kp * Error(T) • Ui(T) = Ki * Error(T) + Ui(T-1) Kp * Error ∫... Ngõ ra b ñi u khi n (T – 1) + Error (T) * K1 + Error (T-1) * K2 + Error (T-2) * K3 V i: K1 = Kp + Ki + Kd K2 = -Kp -2Kd K3 = Kd NG D NG • Đi u khi n ñóng ng t có ñ chính xác cao, môi trư ng d cháy n , không ñu c b o trì thư ng xuyên • Giao thông v n t i • Gi i trí . Các dạng ñộng cơ DC ñặc biệt Động cơ DC không chổi than (BLDC) P0015301 5 P0015301 5 - - SE SE - - 9 B 9 B à à i 10 i 10 Nguyên lý • Động cơ BLDC mặc dù có tên là “một chiều không chổi than”. loại ñộng cơ dựa vào dạng sóng sức phản ñiện ñộng stator của ñộng cơ. – -Động cơ (sóng) hình sin – -Động cơ (sóng) hình thang • Động cơ BLDC là loại ñộng cơ sóng hình thang, những ñộng cơ còn lại. bị gợn sóng. ĐIỀU KHIỂN KHÔNG CẢM BIẾN 2 kỹ thuật ñiều khiển không cảm biến:  xác ñịnh vị trí rotor dựa vào sức ñiện ñộng của ñộng cơ  ước lượng vị trí dùng các thông số của ñộng cơ, các giá