Запуск бездатчикового бесколлекторного двигателя (Sensorless BLDC)

11.11.2013

В предыдущей статье(Управление бездатчиковыми бесколлекторными двигателями (Sensorless BLDC) мы рассмотрели алгоритм коммутаций для бесколлекторного бездатчикового двигателя постоянного тока при вращающемся роторе. Сегодня рассмотрим простой способ запуска бесколлекторного бездатчикового двигателя.

Итак, когда ротор не вращается, мы не можем определить его положение. Мы помним, что в бездатчиковом двигателе положение ротора определяется исходя из ЭДС, наводимой в свободной обмотке во время вращения двигателя. Эта ЭДС возникает при перемещении магнитов ротора относительно обмоток статора. Поскольку вращения нет, нет наводимой ЭДС, узнать положение ротора этим методом не представляется возможным.

Самый простой способ - это установить ротор в заведомо известное положение, подав напряжение на две из обмоток двигателя. Выждать паузу, пока ротор займет положение, после чего начать коммутировать согласно таблице, приведенной в предыдущей статье. В зарубежной литературе такой метод называют "Align". Этот метод применяется на большинстве мало инерционных, слаботочных двигателях. Рассмотрим его подробнее.

Первый этап

Первый этап - это установка ротора в начальное положение. Установим ротор в положение P1. Согласно таблице открываем ключи SW1, SW5. Однако, если просто открыть ключи, ток будет быстро расти и достигнет тока короткого замыкания к моменту когда ротор займет свое положение. Такой шок может вывести со строя обмотку двигателя или ключи регулятора, но скорее всего, сработает защита по току. Для того, чтобы этого не произошло, на SW1, SW5 следует подавать ШИМ сигнал. Скважностью ШИМ сигнала устанавливают уровень безопасного напряжения. Чем меньше напряжение, тем мягче и медленнее происходит позиционирование ротора. Чем выше напряжение, тем быстрее и с большими вибрациями происходит позиционирование. Слишком малое напряжение же может вовсе не провернуть ротор. А слишком большое - вызвать нежелательные колебания ротора и увеличить время позиционирования.

Время установки ротора в начальное положение зависит не только от напряжения, приложенного к обмоткам статора, но и от инертности двигателя и нагрузки на валу. Чем больше масса ротора и приводимого им устройства на валу, тем медленнее он будет устанавливаться в начальное положение. Важно правильно определить время, которое нужно выждать между подачей напряжения на обмотки и окончанием позиционирования ротора. Если вы продолжите запуск двигателя до того, как ротор установился в начальное положение, старт может оказаться неуспешным. Если позже - обмотки будут греться под воздействием тока. В большинстве случаев скважность ШИМ и время установки ротора в начальное положение определяют экспериментально. В особо ответственных случаях для этого используют специальные приборы, которые помогают анализировать колебательные вращения ротора при установке его в начальное положение и последующем старте.

Если изобразить временную диаграмму установки ротора в начальное положение, она будет иметь форму затухающих колебаний. Важно понимать, что ротор может находиться в одном их 6 положений и для того чтобы занять исходное положение ему придется провернуться на разный угол, соответственно это может занять разное время.

Второй этап

Теперь, когда положение ротора известно, мы можем переключить ключи в состояние P2, ротор начнет вращаться к следующему положению. Казалось бы, задача сводится к ранее решенной в предыдущей статье. Но, скорость вращения ротора еще слишком мала чтобы по наводимой в статоре ЭДС можно было определить положение ротора. Поэтому, первые несколько переключений выполняют асинхронно. Т.е. не определяя положения ротора. Количество асинхронных переключений зависит от инертности двигателя. Чем более массивный, а значит: инертный ротор, - тем длительнее разгон и необходимо будет выполнить большее число асинхронных переключений. При этом период между переключениями с каждым разом сокращают. Таким образом, разгоняя ротор двигателя. Разумеется, что разгон двигателя зависит от того, насколько чётко Вы угадаете момент следующего переключения. Ведь если переключение произойдет намного раньше или намного позже, ротор будет тормозиться.

Третий этап

В момент последнего асинхронного переключения переходим в режим управления двигателем, считая, что он вращается, а положение ротора соответствует текущему состоянию ключей. Т.е. пытаемся определить его положение, используя метод, описанный в предыдущей статье. Однако, не всегда получается запустить двигатель с первого раза. В алгоритме управления следует предусмотреть контроль вращения ротора двигателя. Если старт не удался, следует вовремя отключить питание. В противном случае при остановленном двигателе и открытых ключах могут выйти со строя, как двигатель, так и регулятор. Один из способов контроля вращения ротора - измерение времени прошедшего от момента предыдущего переключения ключей. Если прошло слишком много времени, а положение ротора не изменилось, значит, двигатель заклинило. Это позволит отключить двигатель при заклинивании или неудачном старте еще до момента достижения критического значения тока.

В случае неудачного старта попытку повторяют.

Такой способ старта будет однозначно сопровождаться колебаниями ротора. В момент старта возможно проворачивание ротора в противоположную сторону от необходимого направления. Частично устранить недостатки такого способа запуска бездатчикового бесколлекторного двигателя может определение положения ротора в остановленном состоянии. Один из методов определения положения ротора в остановленном состоянии будет рассмотрен в следующей статье.

Статті по безколекторним двигунам:

Brushless Motors Корисно знати

Коментарі:

Додати коментар

Категорії

Недавні записи

Архіви

оберіть місяць: