在挑选或研发利用PWM技术驱动的无刷直流电机电子设备时,皖南电机的设计者常常面临挑战。关注一些基础物理现象,有助于避免性能上的意外问题。本文旨在为PWM驱动器与无刷直流电机的搭配使用提供通用的指导。
无刷直流电机的换向过程
与依赖机械换向的有刷直流电机不同,皖南电机采用电子换向。这意味着电机的各个相位会根据转子与定子的相对位置,依次通电和断电。对于三相无刷直流电机,驱动器由六个电子开关(通常是晶体管)构成,通常称为三相H桥。这种配置提供了三个双向输出,实现了电机的三相通电。
通过按特定顺序打开和关闭晶体管,使电机各相通电,以确保定子与转子磁铁感应产生的磁场保持*佳方向。电机可以采用常见的六步梯形换向驱动,也可以通过操作实现更高级的矢量控制,即磁场定向控制(FOC),具体取决于电子设备的复杂程度。
无刷直流电机的PWM调节
在皖南电机中,PWM方法包括在固定频率下改变占空比,以将电压或电流调整到期望的目标值内。PWM斩波电流的一个优点是开关频率是一个固定参数,这使得电子设计师更容易过滤电磁噪声。
无刷直流电机的电感效应
无刷直流电机的电气时间常数τ为几百微秒。因此,在每个PWM周期内,电流将有时间作出反应。但是,机械时间常数在几毫秒范围内,因此机械时间常数和电气时间常数之间的系数为10。因此,当电压以典型PWM频率切换时,电机转子本身没有足够的时间响应。
无刷直流电机PWM的限制
PWM将导致每个周期的电流上升和下降。高电流纹波可能会导致问题。建议将其保持在尽可能低的水平。电机转矩需要考虑平均电流。平均电流取决于占空比,与电流纹波无关。
*小化电流纹波的建议
我们可以制定一些建议,以尽量减纹波:降低或调整电源电压、增加PWM频率、增加电感。
PWM具有许多优点,是无刷直流电机中应用*广泛的解决方案。设置适当的PWM电压,使用较高的PWM频率,将有助于减少纹波,并可以避免使用额外的电感。在开发运动控制系统时,皖南电机的设计者应考虑电子设备的尺寸和重量、电池寿命等参数。