Hoe BLDC te controleren

Structuur van borstelloze motoren
Laten we eerst enkele concepten introduceren. Het aantal sleuven N en het aantal polen P in een borstelloze motor. Het aantal sleuven N verwijst naar het aantal elektromagneetpolen op de stator, en het aantal polen P verwijst naar het aantal magnetische polen op de rotor. De eenvoudigste motor met een 3N2P-structuur is een borstelloze motor met drie spoelpolen op de stator en twee magnetische polen op de rotor. Het schema van de statorstructuur van een 3N2P-borstelloze motor is als volgt:

De stator heeft drie sets spoelen: A, B en C. Eén uiteinde van de drie spoelen is verbonden met een gemeenschappelijk punt, en het andere uiteinde leidt naar drie draden a, b en c. Plaats een magneet als rotor in het midden, en de eenvoudigste borstelloze motorstructuur is gevormd, zoals hieronder weergegeven:
Dit is natuurlijk slechts de eenvoudigste 3-sleuven 2-polige motor. Veelgebruikte motoren verhogen het aantal sleuven en polen om de rotatie soepeler te maken en het koppel te vergroten. De spoelen kunnen in ster- of driehoekschakeling worden aangesloten. Afhankelijk van de mechanische structuur, of de rotor zich binnen of buiten de motor bevindt, kan deze worden onderverdeeld in buitenrotormotoren en binnenrotormotoren.

Aandrijfprincipe van borstelloze motoren
Nu we de structuur van de borstelloze motor hebben begrepen, hoe draait hij dan? We nemen nog steeds de eenvoudigste 3N2P borstelloze motor als voorbeeld. Stel dat we eerst de positieve voeding aansluiten op aansluiting a, de negatieve voeding op aansluiting b, en aansluiting c in de ruststand laten. Vervolgens is het magnetische veld dat door spoel A wordt gegenereerd naar linksboven gericht, het magnetische veld dat door spoel B wordt gegenereerd, is naar boven gericht en de vectorsom van de magnetische velden is naar linksboven gericht. Onder invloed van de magnetische velden van spoelen A en B zal de rotormagneet draaien in de richting die in de afbeelding wordt weergegeven:
Vervolgens sluiten we de positieve voeding aan op aansluiting c, de negatieve voeding op aansluiting b, en laten we aansluiting a in rust. De vectorsom van de magnetische velden is dan naar rechtsboven gericht, en de rotormagneet zal van positie 1 in de volgende afbeelding naar positie 2 draaien:
Op dezelfde manier kan de rotormagneet in de opeenvolgende reeks c+a-, a-b+, b+c-, c-a+, a+b-, b-c+ voor de voeding cirkelvormig draaien. Na elke 6 stroomwisselingen draait de rotor één cirkel. Omdat de drie spoelen 120° uit elkaar staan, is het niet moeilijk te concluderen dat wanneer twee spoelen gelijktijdig geleiden, het koppel √3 keer zo groot is als dat van een enkele spoel.
Bij de bovenstaande aandrijfmethode worden telkens twee spoelen geleid, wat de "twee-twee geleiding"-aandrijfmodus wordt genoemd. Relatief gezien is er ook een modus waarin drie spoelen tegelijkertijd geleid worden, de zogenaamde "drie-drie geleiding"-aandrijfmodus. Wanneer de aangelegde spanning bijvoorbeeld de toestand a+bc- heeft, zal de statormagneet, aangezien alle drie de spoelen magnetische velden genereren, roteren naar de positie in de volgende afbeelding (de N-pool bevindt zich recht tegenover spoel A):
Bovendien, aangezien de stroom in spoel A gelijk is aan de som van de stromen in spoelen B en C, is het totale koppel 1,5 keer het koppel van spoel A. Het is niet moeilijk te analyseren dat de aandrijfmodus "drie-drie geleiding" ook 6 stappen vereist om één rotatie te voltooien. Als we de spoelspanning in volgorde regelen volgens a+bc-, a+b-c+, ab-c+, a-b+c+, a-b+c-, a+b+c-, kan de stator ook roteren.

Aandrijfcircuit van borstelloze motoren
Hierboven hebben we geanalyseerd hoe je een borstelloze driefasenmotor laat draaien. In essentie vereist dit het aanleggen van positieve en negatieve spanningen op de uitgaande punten van de drie spoelen. Over het algemeen kan hiervoor een driefasenschakeling met zes armen en een volledige brug zoals hieronder worden gebruikt:
Bijvoorbeeld, in de bovenstaande afbeelding, als Q1 en Q4 ingeschakeld zijn en de andere niet, zal de stroom van Q1 door de U-fase wikkeling en vervolgens van de V-fase wikkeling naar Q4 lopen. Op deze manier wordt één spoel bekrachtigd. Evenzo wordt de 6-staps werkmodus van de "twee-twee geleiding" voltooid door Q5Q4, Q5Q2, Q3Q2, Q3Q6 en Q1Q6 achter elkaar in te schakelen. Evenzo kan de driefasen volledige brug ook de "drie-drie geleiding" regelmodus bereiken.
De bovenstaande volledige brugschakeling is slechts een theoretische inleiding. In praktische toepassingen mogen tijdens de besturing de bovenste en onderste MOS-transistors van dezelfde brugarm niet tegelijkertijd worden ingeschakeld, anders zullen de apparaten doorbranden. We kunnen eerst de MOS-transistor van de bovenste brugarm uitschakelen en vervolgens de MOS-transistor van de onderste brugarm inschakelen (of andersom), waardoor de gelijktijdige geleidingstijd van de bovenste en onderste MOS-transistors wordt vermeden. Dit tijdsverschil wordt over het algemeen de dode tijd genoemd. Veel PWM-golven die door MCU's worden uitgezonden, kunnen de grootte van de dode tijd regelen, wat handig is voor ons ontwerp.