使用逐周期电流限制控制保护我们的永磁直流BLDC电机驱动器适用于自然环境下的应用

在我之前的叙述中,我们探讨了无刷直流(BLDC)电机的优点以及它如何被广泛应用于各种场景。特别是,三相无刷直流电机由三个相绕线和一个带有永磁体的转子组成,这使得它们具有高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命等特点。

为了驱动这些电机,通常需要使用电子驱动器来控制正确地换向电机中的绕组电流。最常见的这种电子驱动器是一种称为三相 H 桥逆变器的设备,它通过位置传感器反馈或无传感算法来控制电流。在 BLDC 电机中,每个 120 度梯形控制周期内,只有两个绕组导通,而每个开关只在其 120 度周期内工作一次。

我们可以通过公式 1 来计算任意时刻 BLDC 电机的绕组电流,其中 V 是施加到两个导通绕组上的电压,R 是线间绕组抵抗,L 是线间绕组感应,以及 E 是线间反射势(即由永久磁体产生)。这个公式表明瞬时的绕组电流取决于反射势、阻抗、感应和施加之上的压力。

当一个额定功率为 400W 的 BLDC 电机会失速时,其失速当前将会达到220V/6Ω =36.67A。这意味着,如果没有适当限流保护,那么逆变器级必须承载这样的当前,并且这样做会导致逆变器变得庞大且昂贵。此外,这样的设计还可能导致过热,从而损坏了整套系统。

为了避免这些问题,我们需要设计一个能够针对额定的运行状态保护系统,而不是仅仅依赖于最大值。如果我们能监测到所有相之间的情况,那么就可以确保我们的系统不会超出预期范围。但实际上,我们只能监测到直流母线上的流量,因为只有在两相同时活动的时候才会有流量出现。在这段时间里,当顶部开关打开并关闭后,二极管 Q2 将持续提供流量,使得直接从母线读取当前成为可能,因为在此期间母线与任何一侧都没有连接,因此不包含任何流量。这意味着如果我们能快速地检测到这条路径上发生的事情,就可以实现峰值限制以防止过度使用。而对于那些拥有较低感性的 BLDC 电机来说,这些限制尤其重要,因为更高的一致性意味着更快地增加他们所需进行更频繁检查以确保安全性。

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