बीएलडीसी को कैसे नियंत्रित करें

ब्रशलेस मोटर्स की संरचना
सबसे पहले, आइए कुछ अवधारणाओं का परिचय दें। ब्रशलेस मोटर में स्लॉट्स N की संख्या और ध्रुवों की संख्या P। स्लॉट्स N की संख्या स्टेटर पर विद्युत चुम्बकीय ध्रुवों की संख्या को संदर्भित करती है, और ध्रुवों की संख्या P रोटर पर चुंबकीय ध्रुवों की संख्या को संदर्भित करती है। सबसे सरल 3N2P संरचना मोटर एक ब्रशलेस मोटर है जिसमें स्टेटर पर तीन कॉइल ध्रुव और रोटर पर दो चुंबकीय ध्रुव होते हैं। 3N2P ब्रशलेस मोटर की स्टेटर संरचना का योजनाबद्ध आरेख इस प्रकार है:

स्टेटर में कॉइल के तीन सेट होते हैं: A, B, और C. तीनों कॉइल का एक सिरा एक कॉमन पॉइंट से जुड़ा होता है, और दूसरा सिरा तीन तारों a, b, और c को बाहर निकालता है. केंद्र में रोटर के रूप में एक चुंबक रखें, और सबसे सरल ब्रशलेस मोटर संरचना बनती है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
बेशक, यह सिर्फ सबसे सरल 3-स्लॉट 2-पोल मोटर है। आम तौर पर इस्तेमाल की जाने वाली मोटरें रोटेशन को आसान बनाने और टॉर्क को बड़ा करने के लिए स्लॉट और पोल की संख्या बढ़ाती हैं। कॉइल का कनेक्शन मोड स्टार या डेल्टा कनेक्शन हो सकता है। इसी समय, यांत्रिक संरचना के अनुसार, चाहे रोटर मोटर के अंदर हो या बाहर, इसे बाहरी रोटर मोटर्स और आंतरिक रोटर मोटर्स में विभाजित किया जा सकता है।

ब्रशलेस मोटर्स का संचालन सिद्धांत
ब्रशलेस मोटर की संरचना को समझने के बाद, यह कैसे घूमता है? हम अभी भी सबसे सरल 3N2P ब्रशलेस मोटर को एक उदाहरण के रूप में लेते हैं। मान लीजिए कि शुरू में, हम टर्मिनल ए से सकारात्मक बिजली की आपूर्ति, टर्मिनल बी से नकारात्मक बिजली की आपूर्ति को जोड़ते हैं, और टर्मिनल सी को निलंबित छोड़ देते हैं। फिर कॉइल ए द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को ऊपरी बाईं ओर निर्देशित किया जाता है, कॉइल बी द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को ऊपर की ओर निर्देशित किया जाता है, और चुंबकीय क्षेत्रों का वेक्टर योग ऊपरी बाईं ओर निर्देशित होता है। कॉइल ए और बी के चुंबकीय क्षेत्रों की कार्रवाई के तहत, रोटर चुंबक चित्र में दिखाए गए दिशा में घूमेगा:
अगले क्षण, हम टर्मिनल c से सकारात्मक बिजली आपूर्ति, टर्मिनल b से नकारात्मक बिजली आपूर्ति जोड़ते हैं, और टर्मिनल a को निलंबित छोड़ देते हैं। फिर चुंबकीय क्षेत्रों का सदिश योग ऊपरी दाईं ओर निर्देशित होता है, और रोटर चुंबक निम्नलिखित चित्र में स्थिति 1 से स्थिति 2 तक घूमेगा:
इसी तरह, बिजली आपूर्ति के लिए c+a-, a-b+, b+c-, c-a+, a+b-, b-c+ के बाद के अनुक्रम में, रोटर चुंबक गोलाकार रूप से घूम सकता है। हर 6 करंट स्विच के बाद, रोटर एक चक्कर लगाता है। चूँकि तीन कॉइल 120° अलग हैं, इसलिए यह निष्कर्ष निकालना मुश्किल नहीं है कि जब दो कॉइल एक साथ संचालित हो रहे हों, तो टॉर्क एक कॉइल के टॉर्क का √3 गुना होता है।
उपरोक्त ड्राइविंग विधि में, हर बार दो कॉइल संचालित किए जाते हैं, इसलिए इसे "दो-दो चालन" ड्राइविंग मोड कहा जाता है। सापेक्ष रूप से, एक ऐसा मोड भी है जिसमें तीन कॉइल एक साथ संचालित होते हैं, जिसे "तीन-तीन चालन" ड्राइविंग मोड कहा जाता है। उदाहरण के लिए, जब लागू वोल्टेज a+bc- की स्थिति में होता है, क्योंकि तीनों कॉइल चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेंगे, स्टेटर चुंबक निम्नलिखित चित्र में स्थिति में घूमेगा (N ध्रुव कॉइल A के ठीक विपरीत है):
इसके अलावा, चूंकि कॉइल ए में करंट कॉइल बी और सी में करंट के योग के बराबर है, इसलिए कुल टॉर्क कॉइल ए के टॉर्क का 1.5 गुना है। यह विश्लेषण करना मुश्किल नहीं है कि "तीन-तीन चालन" ड्राइविंग मोड में भी एक चक्कर पूरा करने के लिए 6 चरणों की आवश्यकता होती है। यदि हम कॉइल वोल्टेज को a+bc-, a+b-c+, ab-c+, a-b+c+, a-b+c-, a+b+c- के अनुसार क्रम में नियंत्रित करते हैं, तो स्टेटर भी घूम सकता है।

ब्रशलेस मोटर्स का ड्राइविंग सर्किट
ऊपर, हमने विश्लेषण किया कि तीन-चरण ब्रशलेस मोटर को कैसे घुमाया जाए। संक्षेप में, इसके लिए क्रमशः तीन कॉइल के लीड-आउट बिंदुओं पर सकारात्मक और नकारात्मक वोल्टेज लागू करने की आवश्यकता होती है। आम तौर पर, इसे प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित तीन-चरण छह-आर्म फुल-ब्रिज सर्किट का उपयोग किया जा सकता है:
उदाहरण के लिए, ऊपर दिए गए चित्र में, यदि Q1 और Q4 चालू हैं और अन्य चालू नहीं हैं, तो धारा Q1 से U-चरण वाइंडिंग के माध्यम से और फिर V-चरण वाइंडिंग से Q4 तक प्रवाहित होगी। इस तरह, एक कॉइल को सक्रिय किया जाता है। इसी तरह, Q5Q4, Q5Q2, Q3Q2, Q3Q6 और Q1Q6 को क्रम से चालू करके, "दो-दो चालन" का 6-चरणीय कार्य मोड पूरा हो जाता है। इसी तरह, तीन-चरण पूर्ण ब्रिज भी "तीन-तीन चालन" नियंत्रण मोड को प्राप्त कर सकता है।
उपरोक्त पूर्ण-ब्रिज सर्किट केवल एक सैद्धांतिक परिचय है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, नियंत्रण के दौरान, एक ही ब्रिज आर्म के ऊपरी और निचले MOS ट्रांजिस्टर को एक साथ चालू नहीं किया जाना चाहिए, अन्यथा डिवाइस जल जाएंगे। हम पहले ऊपरी ब्रिज आर्म के MOS ट्रांजिस्टर को बंद कर सकते हैं और फिर निचले ब्रिज आर्म के MOS ट्रांजिस्टर को चालू कर सकते हैं (या इसके विपरीत), जो ऊपरी और निचले MOS ट्रांजिस्टर के एक साथ चालन समय से बचता है। इस समय के अंतर को आम तौर पर मृत समय कहा जाता है। MCU द्वारा आउटपुट की गई कई PWM तरंगें मृत समय के आकार को नियंत्रित कर सकती हैं, जो हमारे डिजाइन के लिए सुविधाजनक है।