Il principio dei motori CC

Il principio di controllo di un motore CC senza spazzole è il seguente: per far ruotare il motore, l'unità di controllo deve prima determinare la posizione del rotore del motore in base al sensore Hall-. Quindi, in base agli avvolgimenti dello statore, determina la sequenza in cui i transistor di potenza nell'inverter vengono accesi (o spenti). I transistor AH, BH e CH (chiamati transistor di potenza del braccio superiore) e i transistor AL, BL e CL (chiamati transistor di potenza del braccio inferiore) nell'inverter fanno fluire in sequenza la corrente attraverso le bobine del motore, generando un campo magnetico rotante in senso orario (o anti-orario). Questo campo magnetico interagisce con i magneti del rotore, facendo ruotare il motore in senso orario/antiorario-orario. Quando il rotore del motore ruota in una posizione in cui il sensore Hall- rileva un'altra serie di segnali, l'unità di controllo attiva la serie successiva di transistor di potenza. Questo ciclo continua, consentendo al motore di ruotare nella stessa direzione finché l'unità di controllo non decide di arrestare il rotore del motore, a quel punto i transistor di potenza vengono spenti (o vengono accesi solo i transistor di potenza del braccio inferiore). Per invertire la direzione del rotore, i transistor di potenza vengono accesi nella sequenza inversa.

Lo schema di commutazione di base per i transistor di potenza può essere illustrato come segue: AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL. Tuttavia è assolutamente vietato scambiarli come AH, AL, BH, BL o CH, CL. Inoltre, poiché i componenti elettronici hanno sempre un tempo di risposta di commutazione, il tempo di commutazione dei transistor di potenza deve tenere conto di questo tempo di risposta. Altrimenti, se il braccio superiore (o il braccio inferiore) non è completamente chiuso prima dell'apertura del braccio inferiore (o del braccio superiore), si verificherà un cortocircuito, causando la bruciatura del transistor di potenza.

Quando il motore inizia a ruotare, l'unità di controllo confronta (o calcola tramite software) il comando (composto dalla velocità impostata dal conducente e dal tasso di accelerazione/decelerazione) con la velocità di variazione del segnale del sensore Hall- per determinare quale gruppo di interruttori (AH, BL, AH, CL, BH, CL o ...) deve essere acceso e per quanto tempo. Se la velocità è insufficiente, il tempo di accensione-è più lungo; se la velocità è eccessiva, il tempo di accensione-è più breve. Questa parte dell'operazione è gestita da PWM. La PWM (Modulazione della larghezza dell'impulso) determina la velocità di un motore e generare tale PWM è fondamentale per ottenere un controllo preciso della velocità.

Il controllo ad alta-velocità deve valutare se la risoluzione dell'orologio del sistema è sufficiente per gestire il tempo di elaborazione delle istruzioni del software. Inoltre, il modo in cui si accede alle modifiche del segnale del sensore Hall- influisce anche sulle prestazioni, sulla precisione e sulle prestazioni in tempo reale- del processore. Per il controllo a bassa-velocità, in particolare per gli avviamenti a bassa-velocità, il segnale del sensore Hall-cambia più lentamente. Pertanto, il metodo di acquisizione del segnale, i tempi di elaborazione e la configurazione appropriata dei parametri di controllo in base alle caratteristiche del motore diventano cruciali. In alternativa, il feedback della velocità può essere modificato per utilizzare le modifiche dell'encoder come riferimento, aumentando la risoluzione del segnale per un migliore controllo. Il funzionamento regolare del motore e la buona risposta dipendono anche dall'adeguatezza del controllo PID. Come accennato in precedenza, i motori CC senza spazzole utilizzano il controllo-a circuito chiuso; pertanto, il segnale di feedback indica all'unità di controllo quanto è distante la velocità del motore dalla velocità target-questo è l'errore. Conoscere l'errore richiede una compensazione, che può essere ottenuta attraverso metodi di controllo ingegneristico tradizionali come il controllo PID. Tuttavia, lo stato e l’ambiente sotto controllo sono in realtà complessi e mutevoli. Se è necessario un controllo robusto e duraturo, i fattori da considerare vanno probabilmente oltre il controllo completo del controllo ingegneristico tradizionale. Pertanto, nelle importanti teorie del controllo PID intelligente verranno incorporati anche il controllo fuzzy, i sistemi esperti e le reti neurali.