Brushless Motors - сторінка 3

Керування PMSM за допомогою STM32

Викладений нижче матеріал ґрунтується на документації AVR447 від фірми Atmel. Приклад керування PMSM двигуном з трьома датчиками Холла для мікроконтролера STM32 базується на інформації, викладеної в цій документації. Існує деяка плутанина в термінології пов`язаної з безколекторними двигунами. Саме поняття "безколекторний двигун" включає в себе кілька груп двигунів, в тому числі і безколекторні двигуни з постійними магнітами. Далі маються на увазі безколекторні двигуни з постійними магнітами. У більшості літературних джерел двигуни з постійними магнітами розділені на дві категорії за формою зворотного ЕРС (електрорушійна сила). Зворотна ЕРС може мати вигляд трапеції або синусоїди. Хоча термінологія в літературі іноді суперечлива, в більшості випадків вважається, що безколекторні двигуни постійного струму (BLDC) мають зворотну ЕРС у формі трапеції, а синхронні двигуни з постійними магнітами (PMSM) мають синусоїдальну зворотну ЕРС. І BLDC і PMSM можуть збуджуватися синусоїдальними струмами.

Керування безколекторним двигуном постійного струму (BLDC) за допомогою STM32

Ці приклади можна розглядати тільки як демонстрацію алгоритмів керування безколекторними двигунами. Для доведення їх до кінцевої технічної реалізації потрібно, як мінімум, додати схеми захисту. Ці приклади розраховані на керування двигунами з напругою живлення від 12 до 24 Вольт. При вищій напрузі живлення доведеться вносити зміни у схеми. У схемах передбачена можливість подачі PWM сигналу (за допомогою перемичок) на верхні та/або нижні ключі. Для керування бездатчиковими двигунами це може відіграти важливу роль.

Sensored BLDC

Приклад керування безколекторним двигуном з датчиками Холла Приклад, написаний на GCC 3.4.6 для мікроконтролера Atmega168 Містить: схему, приклад коду на С.

Скачати

Окрім статей про безколекторні двигуни  можу порекомендувати наступну літературу

(нажаль, російською або українською я майже нічого не знайшов):

Design and Prototyping Methods for Brushless Motors and Motor Control

Shane W. Colton

Проектування силової частини зазвичай починають з вибору ключів. Найбільш підходящі для цього є польові MOSFET транзистори. Вибір силових транзисторів робиться на підставі даних про максимальний можливий струм та напругу живлячої мережі двигуна.

Вибір силових транзисторів

Схема условно разделена на две части: левая - микроконтроллер с логикой, правая - силовая часть. Силовую часть можно модифицировать для работы с двигателями другой мощности или с другим питающим напряжением.

Контроллер - ATMEGA168. Гурманы могут сказать, что хватило бы и ATMEGA88, а AT90PWM3 - это было бы "вааще по феншую". Первый регулятор я как раз делал "по феншую". Если у Вас есть возможность применять AT90PWM3 - это будет наиболее подходящий выбор. Но для моих задумок решительно не хватало 8 килобайт памяти. Поэтому я применил микроконтроллер ATMEGA168.

Эта схема задумывалась как испытательный стенд. На котором предполагалось создать универсальный настраиваемый регулятор для работы с различными "калибрами" бесколлекторных двигателей: как с датчиками, так и без датчиков положения. В этой статье я опишу схему и принцип работы прошивки регулятора для управления бесколлекторными двигателями с датчиками Холла и без датчиков.

Тестую векторне управління для велосипедного мотор колеса. У чому різниця між BLDC, PMSM (синус) і FOC (векторне управління). Ділюся враженнями від їзди…

Перед тем, как приступить непосредственно к разработке схемы регулятора, составим его блок-схему. Это упростит последующий выбор элементной базы.

Регулятор скорости бесколлекторного двигателя (ESC - Electronic Speed Controller) иногда называют контроллер бесколлекторного двигателя или привод бесколлекторного двигателя.

Условно разделим регулятор на следующие модули: Модуль контроллера - принимает задающие сигналы, сигналы датчиков, выдает управляющие сигналы на ключи Модуль силовых ключей - управляет силовыми ключами Модуль датчиков - совокупность различных датчиков и схем согласования.

В этой статье предлагается решение для определения положения ротора для большинства типов бесколлекторных двигателей постоянного тока с постоянными магнитами.

За основу этой статьи взята статья Sensorless Detection of Rotor Position of PMBL Motor at Stand Still Авторы: Roustiam Chakirov, Yuriy Vagapov, and Andreas Gaede

Я позволил себе ее вольно перевести с некоторыми упрощениями и дополнениями, добавив в конце пример реализации и небольшой видеоотчет полученных результатов.

Этот метод обеспечивает надежный и быстрый запуск бесколлекторного двигателя, не зависит от применения датчиков и пригоден для разных схем управления. Метод основан на обнаружении нелинейностей в обмотках статора двигателя при различных положениях постоянных магнитов ротора (имеется ввиду пока мотор не вращается). Описанное решение предполагает включение обмоток статора по схеме звезда.

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.

Существуют бесколлекторный двигатели без каких либо датчиков положения или энкодеров. В таких двигателях определение положения ротора выполняется путем измерения ЭДС на свободной фазе. Мы помним, что в каждый момент времени к одной из фаз подключен "+" к другой "-" питания, одна из фаз остается свободной. Вращаясь, двигатель наводит ЭДС в свободной обмотке. По мере вращения напряжение на свободной фазе изменяется. Измеряя напряжение на свободной фазе, можно определить момент переключения к следующему положению ротора. Обычно определяют момент перехода напряжения на свободной фазе через нулевую точку (половину питающего напряжения). Т.е. нужно отследить момент, когда напряжение на свободной фазе сравняется со средней точкой.  Разумеется, для работы этого метода двигатель должен вращаться. Этот метод хорошо работает при сравнительно высоких оборотах двигателя. При низких оборотах наводимая ЭДС может оказаться недостаточной для четкого определения положения ротора. Тем не менее, этот метод применяется. Один из методов определения положения ротора при невращающемся двигателе будет рассмотрен в следующей статье. Способы запуска беcколлекторного бездатчикового двигателя также будут рассматриваться в следующей статье.