BLDC基礎概念之機械角和電角度

2021-10-09 13:32:01 字數 1338 閱讀 8056

機械角和電角度的定義

機械角:機械角就是空間幾何角度,用圓規能夠測量到的。因為電機是圓形的,所以它的範圍是0-360度。

電角度:從定子來看,定子電流變化乙個完整的週期定義為電角度的0-360度,稱為乙個電週期。乙個電週期可以在空間360度完成也可以在空間180度或者90度或者60度完成,這和電動機(發電機也是這樣)繞組布置成幾對磁級有關。

從轉子來看, 轉子上分布有n對磁鋼,電角度以一對磁鋼為基準,形成電磁場的繞組經過一對磁鋼的n極、s極、再回到另一對磁鋼的n極時,完成從n、s、再到 n極一對磁鋼的跨越,這就是電角度的一周。從n極只到 s極,則轉子只執行了180°。一台電動機的轉子轉動一圈有多少電角度,視磁鋼對數而定,只有一對磁鋼的,電角度和自然角度一致,有兩對磁鋼的,為2x360°,5對磁鋼的,為5x360°,依此類推。

電角度的校準

2.1. 電機轉動的基本原理

bldc的轉子是永久磁體,定子是通電線圈,根據高中學到的安培定理,定子就是乙個電磁鐵。磁鐵之間相互吸引或排斥就是電機能夠轉動的原因。bldc的控制實質就是控制定子線圈產生旋轉的磁場拖著轉子轉動。

2.2.為什麼要校準電角度呢?

假定定子磁場大小為p,轉子磁場大小為q,那麼電機的出力f正比於p和q的叉乘p.q = |p||q|cosδ,由此可知δ = +/-90度時,電機的出力達到最大值。由此可知,電角度校準的目的是為了獲得最大的力矩轉換效率。

2.3 電角度校準的步驟

1). 定子磁場0度定位: 控制定子磁場到+/-90度方向, 由於磁場的相互作用,轉子磁場也會被拖動到和定子磁場同樣的方向。並此時記錄編碼器的讀數cnt0。此位置就是控制電機轉動時的定子磁場0度的位置。

2).控制電機轉動:用當前編碼器的實時讀數cnt減去定子磁場0度編碼器的讀數cnt0作為定子磁場的角度。這樣的定子磁場和轉子磁場始終正交,就能獲得最大的控制力矩。

bldc的控制

3.1.bldc控制基礎概念

bldc的控制就是要產生旋轉的定子磁場拖動轉子轉動。那麼,產生旋轉的磁場就要產生旋轉的電壓。這就是傳說中的foc(磁場定向控制)。給定乙個電壓大小和方向,通過一系列的計算(foc演算法)在定子線圈上產生同樣方向的磁場。

3.2.bldc控制的硬體原理

通過控制三對mos管的開斷,輸出電壓。旋轉的電壓不就是正弦電壓訊號嗎? mos管的開斷如何能產生正弦訊號電壓?答案是電壓的平均值等效原理, pwm輸出的占用比越大,電壓越大;占空比越小,電壓越小.。這就是逆變(直流訊號變交流訊號)。

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