使用逐周期电流限制控制保护我们的小型BLDC电机驱动器在自然环境中稳定运行

在自然的背景下,BLDC电机因其高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命而备受欢迎。这些三相无刷直流电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子组成。由于BLDC电机中没有使用电刷,因此需要电子驱动器来正确地控制绕组中的电流。

最常见的电力电子驱动器是三相H桥逆变器,它通过位置传感器反馈或无传感器算法来换向绕组电流。在120度梯形控制下,只有两个绕组导通,而单极开关(软斩波)控制了每个逆变器的三个开关,每个开关在此处导通120度的周期。

根据公式1,我们可以计算任意时刻BLDC电机上的绕组電流,其中V是施加于两个导通绕组上的電压,R是线间電機繞組電阻,L是線間電機繞組感抗,E則為線間反轉動勢(即由磁场产生)。

当失速条件发生时,即零速度时,反转动势为零,这意味着当停止运行时,仅由 电阻限制稳态当前。当高过载情况发生并导致饱和时,由于感抗减少而增加到超过额定值甚至更高。

考虑一个400W功率、220V直流额定压力、3.6A RMS额定绕组当前及6Ω等抵抗的例子。如果我们不适当保护,可以看到逆变级必须承担36.67A失速当前,这使得逆变级尺寸庞大且成本昂贵。此外,让它持续承担会导致过热可能损坏缠丝,并可能引起退磁问题。

为了实现适当设计并避免上述问题,我们需要适用于额定当前设计系统,同时也要对应以防止不必要过载。一旦确定了这个目标,我们就可以通过检测缠丝流量进行保护操作。这涉及将流量传感器连接到所有相或者在每个支路中放置,以便测量所有三个缠丝流量,或至少两条相之间用代数方法确定第三条。而且,因为只有两条同时活动状态,所以只需监控总母线流量即可获取整个系统中的负载信息。

最后,在实际应用中,我们可以通过安装一个简单但有效的小型检测阻尼在返回点来完成这一过程,如图所示。这样做既节省了成本又简化了布局。此外,对于二象限驱动模式,也可以采用类似的方法进行保护措施。在这种情况下,只有一次PWM被应用到一个有源桥臂上,而另一个保持打开状态。

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