Xây dựng và điều khiển động cơ BLDC xe đạp điện

Động cơ BLDC là động cơ một chiều không chổi than được điều khiển nhờ sử dụng các cảm biến Hall để xác định được vị trí Rotor để đưa tín hiệu về cho vi điều khiển xử lý và điều khiển tốc

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH -

GVHD: ThS Đỗ Đức Trí SVTH: Nguyễn Hữu Đức Thiện MSSV: 13141335

SVTH: Phạm Hữu Trí

MSSV: 13141384

TP Hồ Chí Minh – 26/1/2018

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

TP HCM, ngày 29 tháng 9 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I TÊN ĐỀ TÀI: Xây dựng và điều khiển động cơ bldc xe đạp điện

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

Nhóm chọn động cơ BLDC sử dụng cảm biến Hall, sử dụng vi xử lý để nhận tín hiệu

từ cảm biến và điều khiển động cơ BLDC

2 Nội dung thực hiện:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/01/2018

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tên đề tài: Xây dựng và điều khiển động cơ bldc xe đạp điện

1.MÔ TẢ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

Mục tiêu điều khiển được động cơ BLDC và sử dụng năng lượng mặt trời để sạc bình ắc-quy

Điều khiển động cơ BLDC thông qua vi điều khiển

2.MÔ TẢ CÔNG VIỆC THỰC HIỆN CỦA TỪNG SINH VIÊN:

Họ và tên sinh viên 1: NGUYỄN HỮU ĐỨC THIỆN

Các công việc thực hiện trong hiện tại:

4

Họ và tên sinh viên 2: PHẠM HỮU TRÍ

Các công việc thực hiện trong hiện tại:

4

(Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên)

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký ghi rõ họ tên)

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

TP HCM, ngày 29 tháng 9 năm 2017

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN HỮU ĐỨC THIỆN

Lớp: 13141DT1 MSSV: 13141335

Họ tên sinh viên 2: PHẠM HỮU TRÍ

Lớp: 13141DT1 MSSV: 13141384

Tên đề tài: Xây dựng và điều khiển động cơ bldc xe đạp điện

GVHD

02/10/2017-08/10/2017

Nhận đề tài

09/10/2017-15/10/2017

Lựa chọn linh kiện, vẽ sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý khi tìm hiểu đến

16/10/2017-22/10/2017

Tìm hiểu bộ nghịch lưu cầu 3 pha, tấm pin năng lượng mặt trời, động cơ BLDC

23/10/2017-29/10/2017

Tìm hiểu về acquy, mạch chuyển điện từ pin năng lượng mặt trời xuống acquy

30/10/2017-05/11/2017

Tìm hiểu bộ xung kích, bộ cách ly, bộ xử lý trung tâm

06/11/2017-12/11/2017

Tìm hiểu tài liệu vi xử lý dùng để lập trình để phát xung

13/11/2017-19/11/2017

Tiến hành làm phần cứng và chạy thử khi câp nguồn

20/11/2017-26/11/2017

Kết nối vi điều khiển điều chỉnh xuất ra dạng xung mong muốn

27/11/2017-03/12/2017

Kết nối động cơ chạy thử theo cảm biến

04/12/2017-10/12/2017

Chạy thử sản phẩm ra môi trường thực tế

11/12/2017-17/12/2017

Sửa chữa và thiết kế lại khung xe

18/12/2017-24/12/2017

Hoàn thành phần cứng

25/12/2017-31/12/2017

Viết báo cáo

01/01/2018-07/01/2018

Hoàn thành bản báo cáo

GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không hoàn toàn sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Người thực hiện đề tài

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Đỗ Đức Trí – Các Thầy, Cô bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Phòng thí nghiệm D405 đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm chúng em hoàn thành tốt đề tài

Do kiến thức còn hạn chế nên có nhiều thiếu sót, trong quá trình nghiên cứu

đề tài được Thầy chỉ những chỗ thiếu sót, chia sẻ kinh nghiệm của mình khi nhóm em sai Em xin cảm ơn thầy

Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện – Điện – Tử

đã hỗ trợ phòng thí nghiệm Điện tử công suất D405 tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn cùng lớp 13141DT1 đã chia sẽ trao đổi kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

NGUYỄN HỮU ĐỨC THIỆN – PHẠM HỮU TRÍ

MỤC LỤC

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án ii

Lịch trình iv

Cam đoan v

Lời cảm ơn vi

Mục lục vii

Liệt kê hình xi

Liệt kê bảng xiii

Tóm tắt xiv

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.2 MỤC TIÊU 3

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 3

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

1.5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5.2 Phương tiện nghiên cưu 3

1.6 BỐ CỤC 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BLDC 5

2.2 CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 8

2.2.1 Stator 8

2.2.2 Rotor 10

2.2.3 Cảm biến Hall (Hall sensor) 11

2.2.4 Bộ phận chuyển mạch điện tử (electronic commutator) 12

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BLDC 13

2.4 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG ĐỘNG CƠ BLDC 14

2.4.1 Truyền động không đảo chiều (truyền động một cực tính) 14

2.4.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính) 15

2.5 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 16

2.5.1 Mô-men điện từ 16

2.5.2 Đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC 16

2.5.3 Sức phản điện động 17

2.6 MÔ HÌNH TOÁN VÀ PHUƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 17

2.6.1 Mô hình toán 17

2.6.2 Mô-men điện từ 18

2.6.3 Phương trình động học của động cơ BLDC 19

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 20

2.7.1 Phương pháp điều khiển động cơ BLDC 3 pha 20

2.7.2 Điều khiển bằng phương pháp PWM 23

2.8 LÝ THUYẾT BỘ NGHỊCH LƯU 23

2.8.1 Bộ nghịch lưu 1 pha 23

a) Sơ đồ nguyên lý 23

b) Nguyên tắc hoạt động 24

2.8.2 Sơ đồ đẩy kéo bộ nghịch lưu 25

a) Sơ đồ nguyên lý 25

b) Nguyên lý hoạt động 25

2.8.3 Bộ nghịch lưu 3 pha 26

2.9 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 28

2.9.1 IC ổn áp LM2576 28

2.9.2 IC cách ly điện 28

2.9.3 IC ổn áp LM317 30

2.9.4 IC driver 30

2.9.5 Mosfet 32

2.9.6 Màn hình LCD16x02 33

2.9.7 Vi điều khiền 35

a) Ngắt của DSPIC30F4011 37

b) Cổng vào ra của DSPIC30F4011 38

c) Các bộ định thời 38

d) Module chuyển đổi tương tự - số ADC 10bit 39

e) Module PWM điều khiển động cơ 41

2.9.8 Module sạc ắc-quy 42

2.9.9 ẮC-QUY(ACCU) 42

a) Khái niệm ACCU 42

b) Phân loại và cấu tạo Ắc-quy 43

2.9.10 Giới thiệu tay ga 44

2.9.11 Tấm pin năng lượng mặt trời 44

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 45

3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 45

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 46

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối 46

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 48

a) Thiết kế khối xử lý trung tâm 48

b) Thiết kế khối kích Mosfet 49

c) Thiết kế khối công suất 50

d) Thiết kế khối nguồn 12V kích Mosfet 51

e) Thiết kế khối nguồn 5V 52

f) Khối hiển thị 52

3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 53

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 54

4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG 54

4.1.1 Thi công board mạch 54

4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra 56

4.2 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 56

4.2.1 Lưu đồ giải thuật 56

4.2.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 60

a) Giới thiệu về CCS 60

b) Chương trình hệ thống 61

4.2.3 Phần mềm mô phỏng mạch điện tử 61

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ - NHẬN XÉT- ĐÁNH GIÁ 63

5.1 Kết quả 63

5.1.1 kết quả dạng sóng 63

5.1.2 Kết quả xe đạp điện 64

5.1.3 Kết quả khi xe kéo tải 65

5.1.4 Kết quả khi sạc bình ắc-quy 66

5.2 Nhận xét 66

5.3 Đánh giá 67

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 68

6.1 Kết luận 68

6.2 Hướng phát triển 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 71

Hình Trang

Hình 1.1: Môi trường bị ô nhiễm 1

Hình 1.2: Các phương tiện sử dụng điện 2

Hình 2.1: Cấu tạo của 2 loại động cơ một chiều 5

Hình 2.2: Động cơ một chiều 6

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ 8

Hình 2.4: Stator của động cơ BLDC 9

Hình 2.5: Hai dạng sóng của sức điện động 9

Hình 2.6: Các loại Rotor động cơ BLDC 10

Hình 2.7: Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang 11

Hình 2.8: Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây Stator 13

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ BLDC 14

Hình 2.10: Thứ tự chuyển mạch và chiều quay của từ trường Stator 14

Hình 2.11: : Chuyển mạch hai cực tính của động cơ BLDC 16

Hình 2.12: Đặc tính của động cơ BLDC 16

Hình 2.13: Mô hình mạch điện của động cơ BLDC 18

Hình 2.14: Tín hiệu cảm biến Hall, sức phản điện động và dòng điện pha 21

Hình 2.15: Thứ tự cấp điện cho các cuộn dậy tương ứng với cảm biến Hall 22

Hình 2.16: Giản đồ xung điều khiển PWM kênh trên 23

Hình 2.17: Sơ đồ mạch nguyên lý nghịch lưu cầu 1 pha 23

Hình 2.18: Nguyên lý hoạt động của bộ nghịch lưu 1 pha 24

Hình 2.19: Sơ đồ đẩy kéo mạch nghịch lưu 25

Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu 3 pha 26

Hình 2.21: : Đồ thị dạng sóng điều khiển 26

Hình 2.22: Sơ đồ điều khiển 27

Hình 2.23: IC LM2576 28

Hình 2.24: IC HCPL 2631 29

Hình 2.25: IC LM317 31

Hình 2.26: IC IR2102 31

Hình 2.27: RFP70N06 32

Hình 2.29: Sơ đồ chân linh kiện vi điều khiển DSPIC30F4011 37

Hình 2.30: Module sạc ắc-quy 42

Hình 2.31: Mô phỏng 2 bản cực ACCU axit 43

Hình 2.32: Tay ga xe đạp điện 44

Hình 2.33: Tấm pin năng lượng mặt trời 44

Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển xe đạp điện 46

Hình 3.2: Khối xử lý trung tâm 48

Hình 3.3: Khối kích Mosfet 49

Hình 3.4: Khối công suất 50

Hình 3.5: Khối nguồn 12V 51

Hình 3.6: Khối nguồn 5V 52

Hình 3.7: Khối hiển thị LCD 16x02 52

Hình 4.1: Sơ đồ mạch in điều khiển 54

Hình 4.2: Sơ đồ mạch in mạch cách ly, mạch kích và mạch công suất 54

Hình 4.3: Sơ đồ đi dây mạch điều khiển 55

Hình 4.4: Sơ đồ đi dây cách ly, mạch kích và mạch công suất 55

Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật 58

Hình 4.6: Lưu đồ giải thuật chương trình con đọc cảm biến tay ga, Hall và phanh 59 Hình 4.7: Phần mềm CCS 60

Hình 4.8: Phần mềm thiết kế mạch 61

Hình 5.1: Dạng sóng điều khiển của chân băm xung 63

Hình 5.2: Dạng sóng điều khiển của chân băm xung so với chân xung chốt 63

Hình 5.3: Dạng sóng điều khiển của chân xung chốt 63

Hình 5.4: Dạng sóng điện áp ngõ ra 64

Hình 5.5: Mô hình xe đạp điện 64

Hình 5.6: Đồ thị vận tốc phụ thuộc vào tải trọng được đặt lên xe khi hoạt động 65

Hình 5.7: Module khi đang sạc bình ắc quy 66

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng Trang

Bảng 2.1: So sánh giữa động cơ BLDC và động cơ DC 6

Bảng 2.2: So sánh hai phương pháp điều chế điện áp và phương pháp điều chế dòng điện 20

Bảng 2.3: Thứ tự chuyển mạch khi động cơ quay 22

Bảng 2.4: Bảng trạng thái các khóa được kích ở trangh thái dẫn 1800, lệch 600 27

Bảng 2.5: Đánh giá các Opto phổ biến trên thì trường 29

Bảng 2.6: Đánh giá các Driver phổ biến trên thì trường 30

Bảng 2.7: Đánh giá các loại Mosfet phổ biến trên thì trường 33

Bảng 2.8: Các chân của LCD 34

Bảng 5.1: Số liệu thống kê tốc độ phụ thuộc vào trọng tải xe chịu được 65

TÓM TẮT

nước Nhóm em đã chọn động cơ BLDC để nghiên cứu cách thức hoạt động và các phương pháp điều khiển

Động cơ BLDC là động cơ một chiều không chổi than được điều khiển nhờ sử dụng các cảm biến Hall để xác định được vị trí Rotor để đưa tín hiệu về cho vi điều khiển xử lý và điều khiển tốc độ động cơ, dựa vào hoạt tính của cảm biến Hall mà động cơ BLDC được điều khiển một cách đồng bộ và linh hoạt hơn Động cơ BLDC

ưu điểm hơn so với motor DC Nguyên lý hoạt động và phương pháp điều khiển cũng đơn giản hơn, bảo trì bảo dưỡng ít hơn

số loại IC thông dụng là IR2102 HCPL2631 để điều khiển động cơ BLDC, trong vi điều khiển này được tích hợp 6 chân PWM, sử dụng PWM này để thay đổi độ rộng xung cũng như thay đổi tốc độ điều khiển cho động cơ

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thời điểm hiện tại, nền kinh tế tăng trưởng mạnh, công nghiệp tăng cao và khai thác tài nguyên thiên nhiên cũng được đẩy mạnh Điều đó đồng nghĩa với việc khá nhiều tài nguyên sẽ cạn kiệt, dẫn đến giá thành tăng cao, điển hình là xăng, dầu Xăng, dầu là nguồn tài nguyên có hạn, nên càng về sau, giá thành xăng lại càng tăng Ngoài ra,

và phá hoại tầng Ozon Do đó cần phải có nguồn năng lượng tái tạo để thay thế Trên trái đất tồn tại khá nhiều nguồn năng lượng sạch vô hạn, gần gũi và rất cần thiết cho con người nhất là năng lượng điện Năng lượng điện được sản xuất trong các máy phát điện, và truyền qua dây đồng tuỳ vào khoảng cách dài hay ngắn để sử dụng điện được triệt để Trong thế giới công nghệ cao ngày nay, năng lượng điện được sử dụng ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta Bên cạnh đó, năng lượng điện được coi là nguồn năng lượng quan trọng nhất của ngành công nghiệp, các toà nhà thương mại, các tổ chức và hộ gia đình được cung cấp bởi trạm phát điện Trong trường hợp trạm đốt nhiên liệu hóa thạch, nguồn năng lượng như than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên được sử dụng để đun sôi nước Khi áp suất cao, nước được đun sôi thành hơi nước cao áp hơi nước cao áp này làm tua bin quay nhờ đó các máy phát điện có thể phát ra được năng lượng điện Năng lượng điện là nguồn năng lương tốt để thay thế dần cho các loại năng lượng hiện nay

Hình 1.1: Môi trường bị ô nhiễm

(a) khí thải từ nhà máy và (b) khí thải từ các phương tiện [1]

Ngày nay khoa học phát triển vượt bậc chúng ta sẽ không có gì ngạc nhiên khi hệ thống xe điện ra đời và ngày càng phát triển trên thế giới Hầu hết các nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống xe điện phục vụ nhu cầu “đi lại”, và là những phương tiện phổ biến như: xe hơi điện, xe moto điện, xe đạp điện ,…

Hình 1.2: Các phương tiện sử dụng điện (a) Xe đạp điện và (b) xe hơi điện.[2]

Tình hình trong nước thì xe đạp điện ngày càng phổ biến rộng rãi, phát triển mạnh

mẽ trong những năm gần đây, nhu cầu đi lại sử dụng phương tiện này ngày càng tăng lên,

nó phù hợp với tất cả mọi lứa tuổi và tiện lợi hơn rất nhiều so vơi phương tiện khác

1.2 MỤC TIÊU

Đồ án của chúng em sẽ tìm hiểu về động cơ xe đạp điện và các thông số của động

cơ, tìm ra nguyên lý hoạt động để tạo bộ điều khiển cho phù hợp Nhiệm vụ của đồ án thực hiện các yêu cầu sau:

đạp điện

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

không chổi than BLDC

lập tín hiệu điều khiển xe

1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Đề tài tập trung nghiên cứu xe đạp điện Songtain Sweet, có động cơ BLDC hình thang

Xe không hiển thị được tốc độ và mức pin của bình ắc-quy

Tải trọng cho phép xe hoạt động không quá 75kg

1.5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

1.5.1 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết, tiến hành thực hiện mô hình

- Dựa vào lý thuyết tiến hành xây dựng mô hình

- So sánh kết quả dạng sóng ngõ ra với dạng sóng lý thuyết

- Tham khảo tài liệu nguồn tài liệu từ internet và thư viện trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

1.5.2 Phương tiện nghiên cứu

- Máy tính cá nhân

- Sử dụng các phần mềm hỗ trợ viết chương trình và vẽ mạch

- Sử dụng các thiết bị và dụng cụ đo lường khác: đồng hồ VOM, máy dao động ký

 Tìm hiểu về cảm biến Hall

 Tìm hiểu các cách điều khiển động cơ BLDC

 Phương pháp áp dụng triển khai điều khiển động cơ BLDC

 Trình bày lý thuyết mạch nghịch lưu

 Giới thiệu linh kiện sử dụng

 Chương 3: Tính toán và thiết kế

 Sơ đồ khối của hệ thống

 Thiết kế các khối trong hệ thống

 Chương 4: Thi công hệ thống

Contents

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BLDC 5

2.2 CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 8

2.2.1 Stator 8

2.2.2 Rotor 10

2.2.3 Cảm biến Hall (Hall sensor) 11

2.2.4 Bộ phận chuyển mạch điện tử (electronic commutator) 12

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BLDC 13

2.4 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG ĐỘNG CƠ BLDC 14

2.4.1 Truyền động không đảo chiều (truyền động một cực tính) 14

2.4.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính) 15

2.5 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 16

2.5.1 Mô-men điện từ 16

2.5.2 Đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC 16

2.5.3 Sức phản điện động 17

2.6 MÔ HÌNH TOÁN VÀ PHUƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 17

2.6.1 Mô hình toán 17

2.6.2 Mô-men điện từ 18

2.6.3 Phương trình động học của động cơ BLDC 19

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 20

2.7.1 Phương pháp điều khiển động cơ BLDC 3 pha 20

2.7.2 Điều khiển bằng phương pháp PWM 23

2.8 LÝ THUYẾT BỘ NGHỊCH LƯU 23

2.8.1 Bộ nghịch lưu 1 pha 23

a) Sơ đồ nguyên lý 23

b) Nguyên tắc hoạt động 24

2.8.2 Sơ đồ đẩy kéo bộ nghịch lưu 25

a) Sơ đồ nguyên lý 25

b) Nguyên lý hoạt động 25

2.8.3 Bộ nghịch lưu 3 pha 26

2.9 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 28

2.9.1 IC ổn áp LM2576 28

2.9.2 IC cách ly điện 28

2.9.3 IC ổn áp LM317 30

2.9.4 IC driver 30

2.9.5 Mosfet 32

2.9.6 Màn hình LCD16x02 33

2.9.7 Vi điều khiền 35

a) Ngắt của DSPIC30F4011 37

b) Cổng vào ra của DSPIC30F4011 38

c) Các bộ định thời 38

d) Module chuyển đổi tương tự - số ADC 10bit 39

e) Module PWM điều khiển động cơ 41

2.9.8 Module sạc ắc-quy 42

2.9.9 ẮC-QUY(ACCU) 42

a) Khái niệm ACCU 42

b) Phân loại và cấu tạo Ắc-quy 43

2.9.10 Giới thiệu tay ga 44

2.9.11 Tấm pin năng lượng mặt trời 44

Hình 2.1: Cấu tạo của 2 loại động cơ một chiều 5 (a) Động cơ BLDC và (b) Động cơ DC.[3] 5 Hình 2.2: Động cơ một chiều (a) Động cơ DC và (b) Động cơ BLDC 6 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ 8 Hình 2.4: Stator của động cơ BLDC.[4] 9 Hình 2.6: Các loại Rotor động cơ BLDC 10 Hình 2.7: Động cơ BLDC cấu trúc nằm ngang 11 Hình 2.8: Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây Stator 13 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ BLDC 14 Hình 2.10: Thứ tự chuyển mạch và chiều quay của từ trường Stator 14 Hình 2.11: Chuyển mạch hai cực tính của động cơ BLDC 16 Hình 2.12: Đặc tính của động cơ BLDC (a) đặc tính làm việc và (b) đặc tính cơ 16 Hình 2.14: Tín hiệu cảm biến Hall, sức phản điện động và dòng điện pha 21 Hình 2.15: Thứ tự cấp điện cho các cuộn dậy tương ứng với cảm biến Hall 22 Hình 2.16: Giản đồ xung điều khiển PWM kênh trên 23 Hình 2.17: Sơ đồ mạch nguyên lý nghịch lưu cầu một pha 23 Hình 2.18: Nguyên lý hoạt động của bộ nghịch lưu 1 pha 24 Hình 2.19: Sơ đồ đẩy kéo mạch nghịch lưu 25 Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu 3 pha 26 Hình 2.21: Đồ thị dạng sóng điều khiển 26 Hình 2.22: Sơ đồ điều khiển 27 Hình 2.23: IC LM2576 28 Hình 2.24: IC HCPL 2631 (a) Thứ tự chân và (b) cấu tạo 29 Hình 2.26: IC IR2102 (a) Thứ tự chân và (b) cấu tạo 31 Hình 2.27: RFP70N06 32 Hình 2.29: Sơ đồ chân linh kiện vi điều khiển DSPIC30F4011.[9] 37

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BLDC

Động cơ một chiều thông thường (Động cơ DC) có hiệu suất cao và các đặc tính của chúng thích hợp với các truyền động servo Tuy nhiên, hạn chế duy nhất là trong cấu tạo của chúng cần có cổ góp và chổi than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ, người sử dụng phải bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên do các thiết bị dễ bị bào mòn Để tránh những nhược điểm đó, động cơ một chiều không chổi than ra đời khắc phục những nhược điểm của động cơ một chiều thông thường Động cơ này được biết đến như là động cơ đồng bộ kích thích bằng nam châm vĩnh cửu hay còn gọi

là Brushless DC Motor (động cơ BLDC) Về cơ bản động cơ BLDC thực chất là động cơ một chiều có hệ thống đảo chiều dòng điện bán dẫn, sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí Rotor

để quyết định việc chuyển mạch Thông thường, việc xác định vị trí của Rotor có thể thực hiện bằng cảm biến Hall hoặc encoder Động cơ BLDC hiện nay đang rất được quan tâm trong các ứng dụng điều chỉnh tốc độ, điều khiển vị trí chính xác

Hình 2.1: Cấu tạo của 2 loại động cơ một chiều

(a) Động cơ BLDC và (b) Động cơ DC.[3]

So sánh động cơ BLDC với động cơ DC:

Hình 2.2: Động cơ một chiều (a) Động cơ DC và (b) Động cơ BLDC

Động cơ DC và động cơ BLDC có những khác biệt khá lớn Bảng 2.1 so sánh ưu nhược điểm của hai loại động cơ này Sẽ giúp cho người sử dụng thấy rõ sự khác biệt về hai loại động cơ này

Bảng 2.1: So sánh giữa động cơ BLDC và động cơ DC [3]

Đảo chiều dòng kiểu cơ khí bằng chổi than và cổ góp

Động cơ BLDC sử dụng chuyển mạch điện tử thay thế cho chuyển mạch cơ

nhỏ hơn điện áp rơi trên chổi than Bảo trì

Rất ít hoặc không cần bảo trì

góp Đáp ứng

Mô-men quán tính của Rotor động

cơ BLDC thường nhỏ hơn so với

mô-men quán tính của Rotor động cơ một chiều thông thường

Động cơ BLDC không có tia lửa điện khi vận hành do không có chổi than

cổ góp, vì vậy ít gây nhiễu hơn

than, cổ góp

trả giá trị về để điều khiển các van

2.2 CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ BLDC

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ

loại động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu Thực chất động cơ BLDC không phải là động

cơ một chiều mà động cơ xoay chiều đồng bộ do động cơ thuộc nhóm động cơ đồng bộ nam châm

Động cơ BLDC được điều khiển thông qua các cảm biến để xác định vị trí của Rotor nhằm tạo ra các tín hiệu đưa về bộ chuyển đổi để điều khiển phần ứng Động cơ BLDC có các cảm biến có thể thay đổi chiều quay của động cơ theo vị trí của Rotor

Việc xác định vị trí Rotor được thực hiện thông qua các cảm biến vị trí, hầu hết các cảm biến vị trí Rotor (cực từ) là phần tử Hall, tuy nhiên cũng có một số động cơ sử dụng cảm biến quang học Mặc dù hầu hết các động cơ chính thống và có năng suất cao đều là động cơ ba pha, động cơ BLDC hai pha cũng được sử dụng khá phổ biến vì cấu tạo và mạch truyền động đơn giản

2.2.1 Stator

phần không chuyển động của một hệ thống máy quay, là phần ngược lại của Rotor

Khác với động cơ một chiều thông thường, Stator của động cơ BLDC chứa dây quấn phần ứng

Hình 2.4: Stator của động cơ BLDC.[4]

Stator của động cơ BLDC được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện với các cuộn dây được đặt trong các khe cắt xung quanh chu vi phía trong của Stator Theo truyền thống cấu tạo Stator của động cơ BLDC cũng giống như cấu tạo của các động cơ cảm ứng khác

Sự khác nhau trong cách nối liền các bối dây trong cuộn dây Stator tạo nên sự khác nhau của hình dáng sức phản điện động Động cơ BLDC có 2 dạng sức phản điện động là dạng hình sin và dạng hình thang Cũng chính vì sự khác nhau này mà tên gọi của động cơ cũng khác nhau, đó là động cơ BLDC hình sin và động cơ BLDC hình thang Dòng điện pha của động cơ tương ứng cũng có dạng hình sin và hình thang Điều này làm cho mô-men của động cơ hình sin phẳng hơn nhưng đắt hơn vì phải có thêm các bối dây mắc liên tục Còn động cơ hình thang thì rẻ hơn nhưng đặc tính mô-men lại nhấp nhô do sự thay đổi điện áp của sức phản điện động là lớn hơn

Hình 2.5: Hai dạng sóng của sức điện động (a) hình thang và (b) hình sin

BLDC thường có các cấu hình 1 pha, 2 pha và 3 pha tương ứng với các loại đó thì Stator có số cuộn dây là 1, 2 và 3 Phụ thuộc vào khả năng cấp công suất điều khiển, có thể chọn động cơ theo tỷ lệ điện áp Động cơ nhỏ hơn hoặc bằng 48V được dùng trong máy tự động, Robot, những chuyển động nhỏ các động cơ trên 100V được dùng trong các thiết bị công nghiệp, tự động hóa và các ứng dụng công nghiệp

S

S S

Rotor lỏi tròn với nam châm đặc trên chu vi

Rotor lỏi tròn với nam châm hình chữ nhật được đặc trong Rotor

Rotor lõi tròn với nam châm hình chữ nhật chèn vào trong lỏi Rotor

Hình 2.6: Các loại Rotor động cơ BLDC

cửu Ở các động cơ yêu cầu quán tính của Rotor nhỏ, người ta thường chế tạo trục của động

cơ có dạng hình trụ rỗng

Rotor được cấu tạo từ các nam châm vĩnh cửu Số lượng đôi cực dao động từ 2 đến

8 với các cực Nam (S) và Bắc (N) xếp xen kẽ nhau Về cơ bản thì Rotor không có gì khác

so với các loại động cơ nam châm vĩnh cửu khác

Dựa vào yêu cầu về mật độ từ trường trong Rotor, chất liệu nam châm thích hợp được chọn tương ứng và trong thực tế nam châm Ferrite thường được sử dụng Khi công nghệ phát triển, nam châm làm từ hợp kim ngày càng phổ biến Nam châm Ferrite giá thành

rẻ hơn nhưng mật độ thông lượng trên đơn vị thể tích lại thấp Trong khi đó, vật liệu hợp kim có mật độ từ trên đơn vị thể tích cao và cho phép thu nhỏ kích thước của Rotor nhưng vẫn đạt được mô-men tương tự Do đó, với cùng thể tích, mô-men của Rotor có nam châm hợp kim luôn lớn hơn Rotor nam châm Ferrite

2.2.3 Cảm biến Hall (Hall sensor)

Không giống như Động cơ DC, chuyển động của động cơ BLDC được điều khiển bằng điện từ tức là các cuộn dây của Stator sẽ được cấp điện nhờ sự chuyển mạch của các van bán dẫn công suất Để động cơ làm việc, cuộn dây của Stator được cấp điện theo thứ

tự pha Tức là tại một thời điểm thì không ngẫu nhiên cấp điện cho cuộn dây nào cả mà phụ thuộc vào vị trí của Rotor động cơ ở đâu để cấp điện cho đúng Vì vậy điều quan trọng là cần phải xác định vị trí của Rotor và cuộn dây Stator nào tiếp theo sẽ được cấp điện theo thứ tự cấp điện Vị trí của Rotor được xác định bởi các cảm biến sử dụng hiệu ứng Hall được đặt ẩn trong Stator Hầu hết tất cả các động cơ BLDC đều có cảm biến Hall đặt ẩn bên trong Stator ở phần đuôi trục (trục phụ) của động cơ

Mỗi khi các cực nam châm của Rotor đi qua khu vực gần các cảm biến Hall, các cảm biến sẽ gửi ra tín hiệu mức 0 hoặc mức 1 ứng với khi cực Bắc hoặc cực Nam đi qua cảm biến Dựa vào tổ hợp của các tín hiệu từ 3 cảm biến Hall, thứ tự chuyển mạch chính xác được xác định Tín hiệu mà các cảm biến Hall nhận được sẽ dựa trên hiệu ứng Hall đó

là khi có một dòng điện chạy trong một vật dẫn được đặt trong một từ trường, từ trường sẽ tạo ra một lực nằm ngang lên các điện tích di chuyển trong vật dẫn theo hướng đẩy chúng

về một phía của vật dẫn Số lượng các điện tích bị đẩy về một phía sẽ cân bằng với mức độ ảnh hưởng của từ trường Điều này dẫn đến xuất hiện một hiệu điện thế giữa 2 mặt của vật dẫn Sự xuất hiện của hiệu điện thế có khả năng đo được này được gọi là hiệu ứng Hall, lấy tên người tìm ra nó vào năm 1879

Cuộn dây Stator

Đầu trục động cơ Nam châm phụ của

Hình 2.7 là mặt cắt ngang của động cơ một chiều không chổi than với Rotor có các nam châm vĩnh cửu Cảm biến Hall được đặt trong phần đứng yên của động cơ Việc đặt cảm biến Hall trong Stator là quá trình phức tạp vì bất cứ sự mất cân đối sẽ dẫn đến việc tạo ra một sai số trong việc xác định vị trí của Rotor Để đơn giản quá trình gắn cảm biến lên Stator, một vài động cơ có các nam châm phụ của cảm biến Hall gắn trên Rotor Đây là phiên bản thu nhỏ của nam châm trên Rotor Do đó, mỗi khi Rotor quay, các nam châm cảm biến Rotor đem lại hiệu ứng tương tự như của nam châm chính Các cảm biến Hall thông thường được gắn trên mạch in và cố định trên nắp đậy động cơ Điều này cho phép người dùng có thể điều chỉnh hoàn toàn việc lắp ráp các cảm biến Hall để cân chỉnh với nam châm Rotor, đem lại khả năng hoạt động tối đa

Dựa trên vị trí vật lý của cảm biến Hall, có 2 cách đặt cảm biến Các cảm biến Hall

có thể đặt lệch pha nhau các góc 600 hoặc 1200 tùy thuộc vào số đôi cực Dựa vào điều này, các nhà sản xuất động cơ định nghĩa các chu trình chuyển mạch mà cần phải thực hiện trong quá trình điều khiển động cơ

Các cảm biến Hall cần được cấp nguồn Điện áp cấp cho cảm biến là 5V yêu cầu dòng từ 5mA đến 15mA Khi thiết kế bộ điều khiển, cần chú ý đến đặc điểm kỹ thuật tương ứng của từng loại động cơ để biết được chính xác điện áp và dòng của cảm biến Hall được dùng Đầu ra của cảm biến Hall thường là loại open-collector, vì thế, cần có điện trở treo ở phía board điều khiển Nếu không có điện trở treo thì tín hiệu chúng ta nhận được không phải tín hiệu xung vuông mà là tín hiệu nhiễu

2.2.4 Bộ phận chuyển mạch điện tử (electronic commutator)

Ở động cơ BLDC vì dây quấn phần ứng được bố trí trên Stator đứng yên nên bộ phận đổi chiều dễ dàng được thay thế bởi bộ đổi chiều điện tử sử dụng transitor công suất chuyển mạch theo vị trí Rotor Do trong cấu trúc của động cơ BLDC cần có cảm biến vị trí Rotor Khi đó bộ đổi chiều điện tử có thể đảm bảo sự thay đổi chiều của dòng điện trong dây quấn phần ứng khi Rotor quay giống như vành góp và chổi than của động cơ một chiều thông thường

2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BLDC

Hình 2.8: Sơ đồ cấp điện cho các cuộn dây Stator

quá trình đóng ngắt các khóa bán dẫn, cấp nguồn cho các cuộn dây Stator theo trình tự hợp

lý Mỗi trạng thái chuyển mạch có một trong các cuộn dây (như pha A) được cấp điện dương (dòng đi vào trong cuộn dây pha A), cuộn dây thứ 2 (pha B) được cấp điện âm (dòng

từ cuộn dây đi ra pha B) và cuộn thứ 3 (pha C) không cấp điện Mô-men được sinh ra do tương tác giữa từ trường tạo ra bởi những cuộn dây của Stator với nam châm vĩnh cửu Một

chúng duy chuyển Để giữ động cơ quay, từ trường tạo ra bởi những cuộn dây Stator phải quay đồng bộ với từ trường của Rotor một góc α

b

n

La Ra

Lb Rb

Lc Rc

ea eb

- +

- +

-

Khối điều khiển Động cơ BLDC

2.4 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN DÙNG ĐỘNG CƠ BLDC

2.4.1 Truyền động không đảo chiều (truyền động một cực tính)

S N

Transistor

quang

Màn trắng sáng

W1

W2

W3 P1

P2 P3

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lí làm việc của động cơ BLDC

Nguyên lí làm việc của động cơ BLDC sử dụng cảm biến quang để xác định vị trí của Rotor Động cơ được điều khiển theo tín hiệu chuyển mạch khi nhận được tín hiệu từ cảm biến Sau đây là thứ tự chuyển mạch của động cơ BLDC sử dụng cảm biến quang

PT1 PT2 PT3

I1 I2 I3

Tín hiệu ra của phototransistor

Góc quay độ

Hình 2.10: Thứ tự chuyển mạch và chiều quay của từ trường Stator

Cực bắc của Rotor đang ở vị trí đối diện với cực lồi Stator, phototransitor PT1 được chiếu sáng do đó có tín hiệu đưa đến cực gốc(baze) của transitor Q1 làm cho Q1 mở Ở trạng thái này, cực nam được tạo thành ở cực lồi P1 bởi dòng điện I1 chạy qua cuộn dây W1 đã hút cực bắc của Rotor làm cho Rotor chuyển động theo hướng mũi tên Khi cực Bắc của Rotor di chuyển đến vị trí đối diện với cực lồi P1 của Stator, lúc này màn chắn gắn trên trục động cơ sẽ che PT1 và PT2 được chiếu sáng, Q2 mở, dòng I2 chảy qua Q2 Khi dòng điện này chảy qua dây quấn W2 và tạo ra cực nam trên cực lồi P2 thì cực bắc của Rotor sẽ quay theo chiều mũi tên đến vị trí đối diện của cực lồi P2 Ở thời điểm này, màn chắn sẽ che PT2 và phototransitor PT3 được chiếu sáng Lúc này chiều của dòng điện có chiều từ W2 sang W3 Vì vậy, cực lồi P2 bị khử kích thích trong khi đó cực lồi P3 lại được kích hoạt và tạo thành cực lồi Do đó cực bắc của Rotor duy chuyển từ P2 sang P3 mà không dừng lại Bằng cách lặp lại các chuyển mạch như vậy theo thứ tự như hình 2.9, Rotor nam châm vĩnh cữu của động cơ sẽ quay theo chiều xác định một cách liên tục

2.4.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính)

phần đứng yên nên có thể dễ dàng thay thế bộ chuyển mạch cơ khí (trong động cơ điện một chiều thông thường dùng chổi than) bằng bộ chuyển mạch điện tử dùng các bóng transitor công suất được điều khiển theo vị trí tương ứng của Rotor

mạch được bố trí trên hình 2.11 Trong đó 6 van chuyển mạch là các van công suất, đối với các loại động cơ công suất bé thì các van chuyển mạch có thể dùng van MOSFET còn các loại động cơ công suất lớn thì dùng van chuyển mạch thường là IGBT Để thực hiện dẫn dòng mà trong những khoảng thời gian mà van không dẫn thì các diot được mắc song song với các van Để điều khiển các van bán dẫn của chuyển mạch điện tử, bộ điều khiển cần nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí Rotor quay giống như vành góp chổi than của động cơ một chiều thông thường

E+_

Hình 2.11: Chuyển mạch hai cực tính của động cơ BLDC

2.5 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VỀ ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ BLDC

2.5.2 Đặc tính cơ và đặc tính làm việc của động cơ BLDC

thường Tức là mối quan hệ giữa mô-men và tốc độ là các đường tuyến tính nên rất thuận tiện trong quá trình điều khiển động cơ để truyền động cho các động cơ khác Động cơ BLDC không dùng chổi than nên tốc độ có thể tăng lên do không có sự hạn chế đánh lửa

Vì vậy vùng điều chỉnh của động cơ BLDC có thể được mở rộng hơn

2.5.3 Sức phản điện động

Khi động cơ một chiều không chổi than quay, mỗi một cuộn dây tạo ra một điện áp gọi là sức phản điện động chống lại điện áp nguồn cấp cho cuộn dây đó theo luật Lenz Chiều của sức điện động này ngược chiều với điện áp cấp Sức phản điện động phụ thuộc chủ yếu vào 3 yếu tố: Vận tốc góc của Rotor, từ trường sinh ra bởi nam châm vĩnh cửu của Rotor và số vòng trong mỗi cuộn dây của Stator:

Trong đó:

EMF : Sức điện động cảm ứng

Trong động cơ BLDC từ trường Rotor và số vòng dây Stator là các thông số không đổi Chỉ có duy nhất một thông số ảnh hưởng đến sức phản điện động là vận tốc góc hay vận tốc của Rotor và khi vận tốc tăng, sức phản điện cũng tăng Trong các tài liệu kỹ thuật của động cơ có đưa ra một thông số gọi là hằng số phản điện động có thể được sử dụng để ước lượng sức phản điện động ứng với tốc độ nhất định

2.6 MÔ HÌNH TOÁN VÀ PHUƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC 2.6.1 Mô hình toán

đối tượng thực tế đó nhưng dưới dạng các biểu thức toán học để thuận lợi cho quá trình phân tích, khảo sát thiết kế Đối với động cơ, mô tả toán học đóng vai trò quan trọng vì mọi khảo sát và tính toán bằng lý thuyết đều dựa trên mô hình toán Vì vậy mô hình toán là chìa

khóa để mở ra một vấn đề trong quá trình tính toán thiết kế cho động cơ

Để thực hiện xậy dựng mô hình toán thì phải ước lượng động cơ về các phần tử điện

cơ bản Hình 2.13 trình bày mô hình mạch điện trong động cơ bao gồm 3 cuộn dây Stator được ước lượng bởi điện trở Ra và điện cảm La, do 3 cuộn dây của Stator được đặt cạnh nhau nên xảy ra hiện tượng hỗ cảm giữa các cuộn dây với nhau, sự hỗ cảm giữa các cuộn dây được thể hiện qua đại lượng M Mặt khác do Rotor của động cơ là nam châm vĩnh cửu nên khi Rotor quay sẽ quét qua cuộn dây Stator nên có sự tương tác giữa hai từ trường Các đại lượng ea, eb, ec là các sức phản điện động EMF Do các nam châm đều được làm từ vật liệu có suất điện trở cao nên có thể bỏ qua dòng cảm ứng Rotor

La Ra

Lb Rb

Lc Rc

ea eb

ec

M

M M

Va Vc

Vb

Hình 2.13: Mô hình mạch điện của động cơ BLDC

Mô hình toán động cơ BLDC có thể được biểu diễn như sau

Biểu thức tính mômen điện từ:

Đặc tính cơ của động cơ là mối quan hệ giữa tốc độ và mô-men của động cơ Công suất cơ của động cơ là tích số giữa mô-men và tốc độ Tuy vậy, ở cùng một giá trị công suất, mỗi loại động cơ khác nhau thì mối quan hệ giữa hai đại lượng này là khác nhau

Phương trình đặc tính cơ của động cơ BLDC:

ω = 𝑉

𝐾𝑒 – 2.𝑅.𝑀𝐾2𝑒 [7](2-7) Trong đó:

2.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BLDC

biến Hall (hoặc Encoder) và phương pháp điều khiển không cảm biến (sensorless control)

Trong đó ta có hai phương pháp là điều chế điện áp ra từ bộ điều khiển để cho ra dạng sóng trên pha hình thang và phương pháp điều chế dòng điện để cho ra dạng sóng trên pha hình sin Cả hai phương pháp hình thang và hình sin đều có thể sử dụng cho điều khiển

có cảm biến Hall và không cảm biến, trong khi phương pháp không cảm biến chỉ dùng phương pháp điện áp dạng sóng hình thang

Bảng 2.2: So sánh hai phương pháp điều chế điện áp và phương pháp điều chế dòng điện

Phương pháp

2.7.1 Phương pháp điều khiển động cơ BLDC 3 pha

Động cơ BLDC ba pha cần có 3 cảm biến Hall để xác định vị trí của Rotor Dựa trên

vị trí phân bố của các cảm biến Hall, có 2 loại tín hiệu đầu ra: Hệ tín hiệu đầu ra cảm biến lệch pha 600 và hệ tín hiệu đầu ra cảm biến lệch pha 1200 Việc kết hợp tín hiệu từ các cảm biến Hall này có thể cho phép xác định chính xác trình tự chuyển mạch

Trình tự cấp điện trong động cơ BLDC 3 pha quay theo chiều ngược chiều kim đồng

hồ Các cảm biến Hall “A”, “B”, “C”, được gá ở trên Stator tương ứng lệch nhau 1200 Dây

thì một cảm biến Hall trong hệ thay đổi trạng thái và cần 6 lần chuyển mạch để kết thúc một chu kỳ tín hiệu Ở chế độ đồng bộ, sự đảo chiều của dòng điện pha được thực hiện sau

được giữ ở mức điện áp thấp trong khi đầu dây thứ 3 thì để treo

Tuy nhiên, mỗi chu kỳ tín hiệu không tương ứng với một vòng quay của Rotor Số chu kỳ tín hiệu cần thiết để hoàn tất một vòng quay của Rotor được quyết định bởi số cặp cực Rotor Để hoàn thành một vòng quay, mỗi cặp cực Rotor cần một chu kỳ tín hiệu Vì vậy, số chu kỳ tín hiệu cần thiết để điều khiển động cơ quay một vòng bằng số cặp cực của Rotor

Đặc tính sức phản điện động của ba cuộn dây lệch nhau 1200 do các cuộn dây Stator được đặt lệch nhau 1200 và góc chuyển mạch của sức điện động là 600 vì thế trong thời gian này thì không cấp dòng cho cuộn dây Stator tương ứng Căn cứ vào dạng dòng điện của 3 pha của động cơ theo vị trí của cảm biến Hall để xác định được sơ đồ để mở van cho bộ nghịch lưu Do một chu kỳ có 6 lần cảm biến Hall thay đổi vị trí nên sẽ có 6 trạng thái mở van

b c