Cara Mengontrol BLDC

Struktur Motor Tanpa Sikat
Pertama, mari kita perkenalkan beberapa konsep. Jumlah slot N dan jumlah kutub P pada motor brushless. Jumlah slot N mengacu pada jumlah kutub elektromagnet pada stator, dan jumlah kutub P mengacu pada jumlah kutub magnet pada rotor. Motor berstruktur 3N2P yang paling sederhana adalah motor brushless dengan tiga kutub kumparan pada stator dan dua kutub magnet pada rotor. Diagram skema struktur stator motor brushless 3N2P adalah sebagai berikut:

Stator memiliki tiga set kumparan: A, B, dan C. Salah satu ujung dari tiga kumparan dihubungkan ke titik yang sama, dan ujung lainnya mengarah ke tiga kabel a, b, dan c. Tempatkan magnet sebagai rotor di bagian tengah, dan struktur motor brushless yang paling sederhana akan terbentuk, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Tentu saja, ini hanyalah motor 3 slot 2 kutub yang paling sederhana. Motor yang umum digunakan menambah jumlah slot dan kutub untuk membuat putaran lebih halus dan torsi lebih besar. Mode koneksi kumparan dapat berupa koneksi bintang atau delta. Sementara itu, menurut struktur mekanisnya, apakah rotor berada di dalam atau di luar motor, dapat dibagi menjadi motor rotor luar dan motor rotor dalam.

Prinsip Penggerak Motor Tanpa Sikat
Setelah memahami struktur motor brushless, bagaimana cara motor tersebut berputar? Kita tetap mengambil motor brushless 3N2P yang paling sederhana sebagai contoh. Misalkan pada awalnya, kita menghubungkan catu daya positif ke terminal a, catu daya negatif ke terminal b, dan membiarkan terminal c menggantung. Kemudian medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan A diarahkan ke kiri atas, medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan B diarahkan ke atas, dan jumlah vektor medan magnet diarahkan ke kiri atas. Di bawah aksi medan magnet kumparan A dan B, magnet rotor akan berputar ke arah yang ditunjukkan pada gambar:
Pada saat berikutnya, kita hubungkan catu daya positif ke terminal c, catu daya negatif ke terminal b, dan biarkan terminal a tetap menggantung. Kemudian jumlah vektor medan magnet diarahkan ke kanan atas, dan magnet rotor akan berputar dari posisi 1 pada gambar berikut ke posisi 2:
Demikian pula, dalam urutan c+a-, a-b+, b+c-, c-a+, a+b-, b-c+ untuk catu daya, magnet rotor dapat berputar melingkar. Setelah setiap 6 kali pergantian arus, rotor berputar satu lingkaran. Karena ketiga kumparan berjarak 120°, tidak sulit untuk menyimpulkan bahwa ketika dua kumparan menghantarkan arus secara bersamaan, torsinya adalah √3 kali lebih besar dari satu kumparan.
Pada metode penggerak di atas, dua kumparan dihantarkan setiap waktu, sehingga disebut mode penggerak "konduksi dua-dua". Secara relatif, ada juga mode di mana tiga kumparan dihantarkan secara bersamaan, yang disebut mode penggerak "konduksi tiga-tiga". Misalnya, ketika tegangan yang diberikan berada dalam keadaan a+bc-, karena ketiga kumparan akan menghasilkan medan magnet, magnet stator akan berputar ke posisi pada gambar berikut (kutub N berhadapan langsung dengan kumparan A):
Selain itu, karena arus pada kumparan A sama dengan jumlah arus pada kumparan B dan C, torsi totalnya adalah 1,5 kali torsi kumparan A. Tidak sulit untuk menganalisis bahwa mode penggerak "tiga-tiga konduksi" juga memerlukan 6 langkah untuk menyelesaikan satu putaran. Jika kita mengendalikan tegangan kumparan secara berurutan menurut a+bc-, a+b-c+, ab-c+, a-b+c+, a-b+c-, a+b+c-, stator juga dapat berputar.

Rangkaian Penggerak Motor Brushless
Di atas, kami menganalisis cara membuat motor brushless tiga fase berputar. Intinya, hal itu memerlukan penerapan tegangan positif dan negatif ke titik keluaran dari ketiga kumparan secara berurutan. Secara umum, rangkaian jembatan penuh tiga fase enam lengan sebagai berikut dapat digunakan untuk mencapai hal ini:
Misalnya, pada gambar di atas, jika Q1 dan Q4 dihidupkan dan yang lainnya tidak, arus akan mengalir dari Q1 melalui lilitan fase-U dan kemudian dari lilitan fase-V ke Q4. Dengan cara ini, satu kumparan diberi energi. Demikian pula, dengan menghidupkan Q5Q4, Q5Q2, Q3Q2, Q3Q6, dan Q1Q6 secara berurutan, mode kerja 6 langkah dari "konduksi dua-dua" selesai. Demikian pula, jembatan penuh tiga fase juga dapat mencapai mode kontrol "konduksi tiga-tiga".
Rangkaian jembatan penuh di atas hanyalah pengantar teoritis. Dalam aplikasi praktis, selama kontrol, transistor MOS atas dan bawah dari lengan jembatan yang sama tidak boleh dinyalakan secara bersamaan, jika tidak perangkat akan terbakar. Kita dapat terlebih dahulu mematikan transistor MOS dari lengan jembatan atas dan kemudian menyalakan transistor MOS dari lengan jembatan bawah (atau sebaliknya), yang menghindari waktu konduksi simultan dari transistor MOS atas dan bawah. Perbedaan waktu ini umumnya disebut waktu mati. Banyak gelombang PWM yang dikeluarkan oleh MCU dapat mengontrol ukuran waktu mati, yang nyaman untuk desain kita.