Como controlar o BLDC

Estrutura de motores sem escovas
Primeiro, vamos introduzir alguns conceitos. O número de ranhuras N e o número de polos P em um motor sem escovas. O número de ranhuras N refere-se ao número de polos eletromagnéticos no estator, e o número de polos P refere-se ao número de polos magnéticos no rotor. O motor com estrutura 3N2P mais simples é um motor sem escovas com três polos de bobina no estator e dois polos magnéticos no rotor. O diagrama esquemático da estrutura do estator de um motor sem escovas 3N2P é o seguinte:

O estator possui três conjuntos de bobinas: A, B e C. Uma extremidade das três bobinas é conectada a um ponto comum, e a outra extremidade conduz três fios, a, b e c. Coloque um ímã como rotor no centro e a estrutura mais simples de um motor sem escovas será formada, como mostrado abaixo:
Claro, este é apenas o motor de 2 polos e 3 ranhuras mais simples. Os motores comumente usados ​​aumentam o número de ranhuras e polos para tornar a rotação mais suave e o torque maior. O modo de conexão das bobinas pode ser estrela ou triângulo. Ao mesmo tempo, de acordo com a estrutura mecânica, se o rotor está dentro ou fora do motor, ele pode ser dividido em motores de rotor externo e motores de rotor interno.

Princípio de acionamento de motores sem escovas
Após compreender a estrutura do motor sem escovas, como ele gira? Continuaremos a usar o motor sem escovas 3N2P mais simples como exemplo. Suponhamos, inicialmente, que conectemos a fonte de alimentação positiva ao terminal a, a fonte de alimentação negativa ao terminal b e deixemos o terminal c suspenso. Em seguida, o campo magnético gerado pela bobina A é direcionado para o canto superior esquerdo, o campo magnético gerado pela bobina B é direcionado para cima e a soma vetorial dos campos magnéticos é direcionada para o canto superior esquerdo. Sob a ação dos campos magnéticos das bobinas A e B, o ímã do rotor girará na direção mostrada na figura:
No momento seguinte, conectamos a fonte de alimentação positiva ao terminal c, a fonte de alimentação negativa ao terminal b e deixamos o terminal a suspenso. Então, a soma vetorial dos campos magnéticos é direcionada para o canto superior direito, e o ímã do rotor gira da posição 1 na figura a seguir para a posição 2:
Da mesma forma, na sequência subsequente de c+a-, a-b+, b+c-, c-a+, a+b-, b-c+ para alimentação, o ímã do rotor pode girar circularmente. A cada 6 trocas de corrente, o rotor gira um círculo. Como as três bobinas estão a 120° de distância, não é difícil concluir que, quando duas bobinas conduzem simultaneamente, o torque é √3 vezes maior que o de uma única bobina.
No método de acionamento acima, duas bobinas são conduzidas por vez, sendo este o modo de acionamento "condução dois-dois". Existe também um modo em que três bobinas são conduzidas simultaneamente, denominado modo de acionamento "condução três-três". Por exemplo, quando a tensão aplicada está no estado a+bc-, como todas as três bobinas gerarão campos magnéticos, o ímã do estator girará para a posição mostrada na figura a seguir (o polo N está diretamente oposto à bobina A):
Além disso, como a corrente na bobina A é igual à soma das correntes nas bobinas B e C, o torque total é 1,5 vezes o torque da bobina A. Não é difícil analisar que o modo de condução "três-três" também requer 6 etapas para completar uma rotação. Se controlarmos a tensão da bobina em sequência de acordo com a+bc-, a+b-c+, ab-c+, a-b+c+, a-b+c-, a+b+c-, o estator também pode girar.

Circuito de acionamento de motores sem escovas
Acima, analisamos como fazer um motor trifásico sem escovas girar. Em essência, é necessário aplicar tensões positivas e negativas aos pontos de saída das três bobinas, respectivamente. Geralmente, um circuito trifásico de seis braços em ponte completa, como o seguinte, pode ser usado para isso:
Por exemplo, na figura acima, se Q1 e Q4 estiverem ligados e os outros não, a corrente fluirá de Q1 através do enrolamento da fase U e, em seguida, do enrolamento da fase V para Q4. Dessa forma, uma bobina é energizada. Da mesma forma, ligando Q5Q4, Q5Q2, Q3Q2, Q3Q6 e Q1Q6 em sequência, o modo de trabalho de 6 etapas da "condução dois-dois" é concluído. Da mesma forma, a ponte completa trifásica também pode atingir o modo de controle de "condução três-três".
O circuito de ponte completa acima é apenas uma introdução teórica. Em aplicações práticas, durante o controle, os transistores MOS superior e inferior do mesmo braço da ponte não devem ser ligados simultaneamente, caso contrário, os dispositivos queimarão. Podemos primeiro desligar o transistor MOS do braço da ponte superior e, em seguida, ligar o transistor MOS do braço da ponte inferior (ou vice-versa), o que evita o tempo de condução simultâneo dos transistores MOS superior e inferior. Essa diferença de tempo é geralmente chamada de tempo morto. Muitas ondas PWM emitidas por microcontroladores podem controlar o tamanho do tempo morto, o que é conveniente para o nosso projeto.