在无刷直流电机的世界里,三相无刷直流电机因其高效率、高扭矩重量比、低维护和长寿命而深受欢迎。这种电机由三相绕线定子和带有永磁体的转子构成,其独特之处在于没有使用传统的电刷,而是依赖电子驱动器来精确控制绕组中的电流。
BLDC 电机最常见的电子驱动器是三相 H 桥逆变器,它通过位置传感器反馈或无传感算法来换向电机绕组中的电流。在 120 度梯形控制下,只有两个绕组导通,而单极开关(软斩波)负责控制每个开关在 120 度内导通时间。为了计算任意时刻 BLDC 电机的绕组电流,我们可以使用公式 1 中给出的电气模型,其中 V 是施加到两个导通绕组上的电压,R 是线间绕组阻抗,L 是线间绕组感抗,E 是线间反-electromotive force(即来自磁场).
等式 1 明确了瞬时绕组電流取决于反-electromotive force、電機阻抗、感抗以及施加上去的電壓。当失速条件发生(即零速度),反-electromotive force 为零,这意味着当停转时,仅靠電機阻抗限制稳态電流量。当高过载情况下饱和时,由于感抗降低而導致電流量急剧增加甚至超過额定值。
考虑一个例子:一个400W功率级别、220V额定直流压力和3.6A RMS 给定的BLDC 电机会以6Ω为对应价值。这使得失速当前为220V/6Ω=36.67A。如果我们不采取适当限流保护措施,则逆变器级必须承担36.67A这一额定值。然而,如果允许整个系统承担失速当前:
逆变器级需要更大,更昂贵。
长期承载失速当前会导致热量积累,最终可能损坏引擎部件,并且永久性地影响性能。
如果针对额定的设计,则需要有效的过滤保护以防止逆变器及发动部分被破坏。此步骤包括监测实时运行中发动部分所需与实际需求之间差异,以便能够快速响应并纠正任何偏差。