实际电机控制示意图如下
例如,若Q1、Q6打开,其它开关管都关闭,则电流从电源正端经Q1、A相绕组、C相绕组、Q6流回电源负端。流过A、C相定子绕组的电流会产生一个磁场,由右手定则可知其方向与B相绕组平行。由于转子是永磁体,在磁场力的作用下会向着与定子磁场平行的方向旋转,即转到与B相绕组平行的位置,使转子的北磁极与定子磁场的南磁极对齐。
类似地,打开不同的上、下桥臂MOS管组合,就可控制电流的流向,产生不同方向的磁场,使永磁体转子转到指定的位置。要使BLDC电机按指定的方向连续转动,就必须按一定的顺序给定子绕组通电。从一种通电状态到另一种通电状态的切换称为“换相”,例如从AB通电变化到AC通电。换相使转子旋转到下一个位置。上下桥臂各3个开关管,共六种组合,因此每60°变化一次,经过六步换相就能使电机旋转一个电气周期。这就是所谓的“六步换相法”。
要使转子具有最大的转矩,理想的情况是使定子磁场与转子磁场方向垂直。但是实际上由于定子磁场方向每60°才变化一次,而转子在一直不停旋转,不可能时刻使它们保持90°的相位差。最优化的方法就是在每次换相时使定子磁场领先转子磁场方向120°电角度,这样在接下来转子旋转60°的过程中,定子磁场与转子磁场方向的夹角从120°变化到60°,转矩的利用率最高。
为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电,必须知道转子当前的位置。在有霍尔的BLDC中,转子的位置由定子中嵌入的霍尔传感器检测。
图2是列举了一种霍尔信号序列与电机相电压的关系,实线是三个霍尔波形,虚线是对应同名的相电压波形(以上只是一种霍尔序列,具体序列要根据电机实际霍尔情况而定)。从图中可以看出,在3路霍尔的电平只要其中1路发生变化时,电机就需要进行换相处理。
|