Hei acolo! În calitate de furnizor de motoare fără perii de curent continuu, am avut parte de experiența mea echitabilă în ceea ce privește tot felul de chestii tehnice. Un subiect care apare întotdeauna este provocările controlului fără senzori pentru un motor DC fără perii. Așadar, m-am gândit să împărtășesc câteva informații despre acest subiect dificil.
Înțelegerea controlului fără senzori
Să începem cu elementele de bază. Controlul fără senzori într-un motor fără perii de curent continuu este o metodă care permite motorului să funcționeze fără a fi nevoie de senzori fizici, cum ar fi senzorii cu efect Hall. Acești senzori sunt utilizați de obicei pentru a detecta poziția rotorului. Când treceți fără senzori, vă bazați pe alte tehnici pentru a afla unde se află rotorul, ceea ce este crucial pentru funcționarea corectă a motorului.
În plus, utilizarea fără senzori are avantajele sale. Reduce costul motorului pentru că nu trebuie să instalați senzori. De asemenea, face motorul mai fiabil, deoarece există mai puține componente care se pot defecta. În plus, poate fi mai compact, ceea ce este excelent pentru aplicațiile în care spațiul este redus.
Dar aici este afacerea - nu totul este soare și curcubeu. Există mai multe provocări asociate cu controlul fără senzori despre care trebuie să vorbim.
Provocări la pornire
Unul dintre primele obstacole cu care ne confruntăm cu controlul fără senzori este procesul de pornire. Într-un motor cu perii, pornirea acestuia este relativ simplă. Dar cu un motor fără perii de curent continuu care folosește control fără senzori, este puțin o durere de cap.
Problema este că la pornire, forța electromotoare din spate (spate - EMF), care este adesea folosită pentru a detecta poziția rotorului, este foarte scăzută sau chiar zero. Înapoi - EMF este tensiunea generată de rotația câmpului magnetic al rotorului motorului care trece prin înfășurările statorului. Fără o modalitate fiabilă de a măsura spatele - EMF, este dificil să determinați cu precizie poziția rotorului.
Pentru a depăși acest lucru, folosim adesea metode de pornire în buclă deschisă. Într-o pornire în buclă deschisă, motorul este condus cu o secvență fixă de impulsuri de tensiune. Acest lucru pune rotorul în mișcare, dar nu este foarte precis. Există riscul ca motorul să nu pornească lin sau chiar să se blocheze. Și dacă condițiile de încărcare se schimbă în timpul pornirii, totul poate arunca și mai mult.
Provocări de operare cu viteză redusă
Chiar și după ce motorul a pornit cu succes, funcționarea la viteză mică este un alt domeniu în care controlul fără senzori se luptă. La viteze mici, spatele - EMF este încă relativ mic. Și după cum știm cu toții, un semnal mic este mai afectat de zgomot și interferențe.
Zgomotul poate proveni dintr-o varietate de surse, cum ar fi interferența electromagnetică de la alte componente ale sistemului sau zgomotul electric din sursa de alimentare. Acest zgomot poate face dificilă măsurarea cu precizie a spatelui - EMF și determinarea poziției rotorului.
Pentru a face față acestui lucru, trebuie să folosim algoritmi avansați de procesare a semnalului. Acești algoritmi încearcă să filtreze zgomotul și să îmbunătățească semnalul EMF din spate. Dar chiar și cu cei mai buni algoritmi, este încă o provocare să obțineți informații precise despre poziția rotorului la viteze mici. Și fără informații precise despre poziție, motorul s-ar putea să nu funcționeze eficient și ar putea experimenta ondularea cuplului, care este o variație nedorită a cuplului de ieșire a motorului.
Provocări de operare de mare viteză
Pe de altă parte, funcționarea la viteză mare prezintă și propriul set de probleme. La viteze mari, spatele - EMF este mare, dar intervalul de timp dintre trecerile zero - ale spatelui - EMF (care sunt folosite pentru a determina poziția rotorului) este foarte scurt.
Acest interval de timp scurt înseamnă că sistemul de control trebuie să fie foarte rapid pentru a detecta și procesa cu exactitate trecerile de zero. Dacă sistemul de control nu poate ține pasul, poate duce la estimarea incorectă a poziției rotorului. Și când poziția rotorului este estimată incorect, performanța motorului se poate degrada semnificativ. Ar putea apărea probleme precum supracurent, supraîncălzire și eficiență redusă.
O altă provocare la viteze mari este efectul inductanței motorului. Inductanța înfășurărilor statorului poate provoca o schimbare de fază între curent și tensiune, ceea ce poate complica și mai mult estimarea poziției rotorului.
Provocări de variație de încărcare
În aplicațiile din lumea reală, sarcina unui motor DC fără perii poate varia foarte mult. Iar variațiile de sarcină sunt o bătaie de cap majoră pentru sistemele de control fără senzori.
Când sarcina motorului se modifică, curentul, viteza și cuplul motorului se modifică. Aceste modificări pot afecta semnalul spate - EMF, ceea ce face și mai dificilă determinarea cu precizie a poziției rotorului.
De exemplu, dacă sarcina crește brusc, viteza motorului va scădea, iar spatele - EMF va scădea, de asemenea. Acest lucru poate face semnalul EMF din spate mai susceptibil la zgomot, așa cum am discutat mai devreme. Și dacă sistemul de control nu se poate adapta rapid la aceste schimbări, motorul ar putea începe să se comporte neregulat.
Pentru a gestiona variațiile de încărcare, avem nevoie de algoritmi de control care se pot adapta în timp real. Acești algoritmi ar trebui să poată ajusta semnalele de acționare ale motorului pe baza condițiilor de sarcină în schimbare. Dar dezvoltarea unor astfel de algoritmi nu este o sarcină ușoară, deoarece necesită o înțelegere profundă a dinamicii motorului și a mediului de operare.
Compensarea pentru non-idealități
Motoarele fără perii de curent continuu nu sunt perfecte. Există non-idealități precum rezistența statorului, proprietățile magnetice neliniare și toleranțele de fabricație care pot afecta controlul fără senzori.
Rezistența statorului poate provoca o cădere de tensiune, care poate distorsiona semnalul EMF din spate. Și proprietățile magnetice neliniare ale miezului motorului pot duce la variații ale formei de undă EMF din spate. Toleranțele de fabricație, cum ar fi diferențele în spirele înfășurării sau intensitatea câmpului magnetic, pot introduce, de asemenea, erori în estimarea poziției rotorului.
Pentru a compensa aceste non-idealități, trebuie să folosim tehnici de calibrare. Aceste tehnici presupun măsurarea caracteristicilor motorului în diferite condiții de funcționare și ajustarea în consecință a algoritmilor de control. Dar calibrarea este un proces care consumă timp și trebuie făcută cu atenție pentru a asigura rezultate precise.
Soluțiile și ofertele noastre
În compania noastră, am muncit din greu pentru a depăși aceste provocări. Am dezvoltat algoritmi de control avansați care pot gestiona mai eficient problemele de pornire, viteză mică, viteză mare și variații de încărcare. Inginerii noștri cercetează și testează în mod constant noi metode pentru a îmbunătăți acuratețea estimării poziției rotorului.
De asemenea, oferim o gamă largă de motoare DC fără perii, inclusiv24V Brushless DC Motor-fabricăşi220V Brushless DC Motor-fabrica. Aceste motoare sunt proiectate să funcționeze bine cu sistemele noastre de control fără senzori. Dacă sunteți în mod special în căutarea unuiMotor DC fără perii de 220 V, noi te avem și pe tine.
Să vorbim despre afaceri
Dacă sunteți pe piața motoarelor fără perii de curent continuu și sunteți interesat de soluții de control fără senzori, ne-ar plăcea să discutăm cu dvs. Indiferent dacă lucrați la un proiect la scară mică sau la o aplicație industrială la scară largă, vă putem oferi produsele potrivite și suportul tehnic. Luați legătura cu noi pentru a discuta cerințele dumneavoastră specifice și pentru a vedea cum vă putem ajuta să depășiți provocările controlului fără senzori.
Referințe
- Krause, PC, Wasynczuk, O. și Sudhoff, SD (2013). Analiza mașinilor electrice și sistemelor de acționare. Wiley.
- Bolton, W. (2006). Mecatronică: sisteme electronice de control în inginerie mecanică și electrică. Newnes.