在控制無刷直流電機的同時,PWM性能有什么反應?
在選擇或開發使用脈寬調制(PWM)驅動無刷直流電機的電子產品時,經常會面臨挑戰。為了避免意外的性能問題,了解一些基本概念很重要。
第一,無刷直流電機換向
無刷直流電機電子換向。對于三相無刷直流電機,驅動器由六個電子開關(通常是晶體管)組成,通常稱為三相橋。以特定的順序打開和關閉晶體管會使電機的相位通電,以保持定子感應的磁場相對于轉子磁鐵的最佳方向。
第二,PWM調節
施加的速度和扭矩,也稱為工作點,可以變化。放大器改變電源電壓和/或電流,以實現所需的運動輸出。您可以使用以下方法改變電壓或電流:
線性放大器通過線性改變電壓或電流來調節輸送給電機的功率。
斬波放大器,通過打開和關閉功率晶體管來調節電壓和電流。這有助于延長電池壽命,減少電子設備產生的熱量。大多數時候,斬波放大器采用PWM方式。
PWM方法以固定頻率改變占空比,以將電壓或電流調整到所需的目標值。使用這種方法,開關頻率是一個固定的參數。當PWM的晶體管在100%的時間內導通時,施加到電機上的電壓就是全母線電壓。當晶體管50%的時間導通時,施加到電機上的平均電壓是總線電壓的一半。當晶體管100%關斷時,電機上沒有電壓。

第三,電感效應
直流電動機的特征在于串聯連接的電感L、電阻R和反電動勢E。反電動勢是磁感應產生的電壓,與施加的電壓相反,與電機速度成比例。
當向RL電路施加或關閉電壓時,電感將會阻止電流的變化。當電壓施加到RL電路時,電流將以一階指數形式上升,其動態取決于等于L/R比的電時間常數。經過5倍時間常數后,會逐漸達到穩態值。當RL電路放電時,可以觀察到相同的指數行為。
第四,PWM的限制
PWM將導致電流在每個周期中上升和下降。電流的最小值和最大值之間的變化稱為電流紋波。直流電機的轉矩與平均電流成正比,所以必須考慮電機轉矩。
對于無刷直流電機來說,高電流紋波對壽命本身不是問題。電流紋波會導致焦耳損耗、鐵損和不必要的熱量。


