ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน: การควบคุม การเลือก และการจับคู่

สิ่งที่ไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านควบคุมได้จริง

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเป็นเครื่องจักรซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ เนื่องจากไม่มีตัวสับเปลี่ยนเชิงกล กระแสสเตเตอร์จึงต้องเปลี่ยนจากขดลวดหนึ่งไปยังขดลวดถัดไปตามลำดับที่แม่นยำ ไดรเวอร์ทำการสวิตชิ่งดังกล่าว: ทรานซิสเตอร์กำลังหกตัวประกอบเป็นอินเวอร์เตอร์สามเฟส และตัวควบคุมภายในไดรเวอร์จะตัดสินใจว่าเมื่อใดจะเปิดและปิดทรานซิสเตอร์แต่ละตัว

ตำแหน่งโรเตอร์จะอ่านจากอินพุตเซ็นเซอร์ฮอลล์หรือประมาณจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังของมอเตอร์ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ไดรเวอร์จะปิดลูป: ตรวจจับโรเตอร์, จ่ายพลังงานให้กับขดลวดที่ถูกต้อง, วัดกระแส, ปรับรอบการทำงานของ PWM นี่คือเหตุผลว่าทำไมมอเตอร์ตัวเดียวกันจึงสามารถทำงานอย่างเงียบเชียบและมีประสิทธิภาพกับไดรเวอร์ตัวหนึ่งและมีเสียงดังที่ตัวขับอีกตัวหนึ่ง

ไดรเวอร์ BLDC ระดับอุปกรณ์ทั่วไปประกอบด้วย:

• อินเวอร์เตอร์สามเฟสพร้อมสวิตช์ไฟหกตัว
• วงจรขับเกตที่จัดการแรงดันไฟฟ้าและระยะขอบเวลา
• การตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์ผ่านเซ็นเซอร์ฮอลล์หรือการประมาณค่า EMF ด้านหลังแบบไม่มีเซ็นเซอร์
• ตรรกะการตรวจจับและการป้องกันกระแสสำหรับแรงดันไฟเกิน กระแสเกิน และความร้อนสูงเกินไป

ผลที่ตามมาในทางปฏิบัติคือตัวขับมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านไม่ใช่สวิตช์เปิด-ปิดทั่วไป เป็นแกนหลักในการควบคุมของเครื่อง และคุณภาพของเครื่องจะกำหนดว่าประสิทธิภาพทางทฤษฎีของมอเตอร์จะไปถึงผู้ใช้มากน้อยเพียงใด

แผนการควบคุมสามแบบ สามระดับประสิทธิภาพ

ไดรเวอร์ BLDC ของอุปกรณ์เกือบทุกตัวใช้หนึ่งในสามกลยุทธ์การควบคุม ตัวเลือกนี้จะส่งผลต่อต้นทุนส่วนประกอบ เสียงมอเตอร์ และประสิทธิภาพของมอเตอร์ตลอดช่วงความเร็ว

การสับเปลี่ยนรูปสี่เหลี่ยมคางหมู (หกขั้นตอน)

แต่ละเฟสนำไฟฟ้าได้ครั้งละ 120 องศา ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจึงมีลักษณะคล้ายบันได การใช้งานนั้นง่ายและราคาไม่แพง และแนวทางนี้ยังเพียงพอสำหรับพัดลมและเครื่องเป่าลมจำนวนมาก การลดทอนคือการลดแรงบิดในทุกเหตุการณ์การเปลี่ยนเกียร์ ซึ่งสามารถได้ยินเสียงที่ความเร็วต่ำ

การสลับไซน์ซอยด์

กระแสไฟฟ้าในแต่ละเฟสมีลักษณะเป็นไซน์ซอยด์ ดังนั้นแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจึงคงที่มากขึ้น การควบคุมแบบไซน์ซอยด์จำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่มีความสามารถมากกว่าเล็กน้อย แต่จะทำความสะอาดพฤติกรรมทางเสียงอย่างเห็นได้ชัด พัดลมไอเย็นและเครื่องเป่าลมร้อนเป็นแบบทั่วไป

การควบคุมเชิงภาคสนาม

FOC หรือที่เรียกว่าการควบคุมเวกเตอร์ จะแปลงกระแสสามเฟสให้เป็นกรอบอ้างอิงที่หมุนได้ และควบคุมกระแสสเตเตอร์ในสองแกนอิสระ โดยให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในช่วงความเร็วที่กว้างและการทำงานที่ความเร็วต่ำที่ราบรื่นที่สุด โดยเสียค่าใช้จ่ายในการคำนวณและความพยายามทางวิศวกรรมที่มากขึ้น เครื่องดูดควันที่มีระดับความเร็วหลายระดับและพัดลมระดับพรีเมียมทำให้ FOC เป็นโซลูชันอ้างอิง

ไม่มีผู้ชนะที่เป็นสากล ทางเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับช่วงความเร็ว ราคาเป้าหมายของอุปกรณ์ และคุณภาพเสียงที่ตลาดคาดหวัง

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่จะกำหนดก่อนที่คุณจะแหล่งที่มา

เมื่อเลือกมอเตอร์ก่อน ไดรเวอร์จะถูกเลือกตามพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าสี่ตัว สิ่งเหล่านี้คือขอบเขตที่ข้อมูลที่ไม่ตรงกันส่วนใหญ่เกิดขึ้น

ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าก็สมควรได้รับความสนใจเช่นกัน สำหรับเครื่องทำความเย็นแบบเติมอากาศที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่หรือการติดตั้งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ แรงดันไฟฟ้าของบัสอาจผันผวนได้ดีนอกระดับที่กำหนดในระหว่างขั้นตอนการโหลด อัตราอินพุตสูงสุดสัมบูรณ์ของไดรเวอร์จะต้องครอบคลุมภาวะชั่วคราวเหล่านั้นโดยไม่ต้องเข้าสู่รอบการป้องกันซ้ำ

สำหรับมอเตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก แรงดันไฟฟ้าบัสทั่วไปคือ 12 V, 24 V และ 48 V แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าทำให้การทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดง่ายขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะลดกระแสสำหรับกำลังไฟเท่าเดิมและลดการสูญเสียสายไฟและขั้วต่อ รักษาตัวเลือกให้เชื่อมโยงกับส่วนที่เหลือของระบบ ไม่ใช่เฉพาะกับมอเตอร์เท่านั้น

จับคู่ไดรเวอร์กับโหลดของอุปกรณ์

โปรไฟล์โหลดเครื่องใช้ไฟฟ้าควรขับเคลื่อนการตัดสินใจในการควบคุม ไม่ใช่ในทางกลับกัน

เครื่องดูดควัน

เครื่องดูดควันต้องการการไหลเวียนของอากาศที่สม่ำเสมอผ่านตัวกรองที่เติมน้ำมันอย่างต่อเนื่อง ระดับความเร็วหลายระดับ และเสียงรบกวนต่ำในเวลากลางคืน มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านที่มีการควบคุม FOC จะจัดการกับการผสมผสานนี้ได้ดีที่สุด เนื่องจากประสิทธิภาพความเร็วบางส่วนดีกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำอย่างเห็นได้ชัด สำหรับวิศวกรที่ชั่งน้ำหนักสวิตช์ เราได้ครอบคลุมไว้แล้ว มอเตอร์ DC แบบดูดควันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ AC แบบเดิม ในสภาพการใช้งานจริง

มอเตอร์กระแสตรงดูดควันขนาดเล็กเพื่อการระบายอากาศในห้องครัวที่มีประสิทธิภาพ มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับเครื่องดูดควัน โดยให้ประสิทธิภาพความเร็วบางส่วนที่ดีกว่าและการทำงานที่เงียบกว่ามอเตอร์ AC ทั่วไป เหมาะกับวิศวกรที่ต้องการประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ดีขึ้นและการไหลเวียนของอากาศอย่างต่อเนื่องที่เชื่อถือได้ ดูผลิตภัณฑ์ →

เครื่องทำความเย็นและพัดลมตั้งโต๊ะ

เครื่องทำความเย็นแบบอากาศระเหยทำงานเป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นและชื้น ซึ่งมักจะใช้ไฟ 12 V หรือ 24 V ประสิทธิภาพจะแสดงโดยตรงต่อต้นทุนการดำเนินงานและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ มอเตอร์กระแสตรงแบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่ออกแบบมาเพื่อการทำงานต่อเนื่องจะให้รางวัลแก่ไดรเวอร์ไซน์ซอยด์หรือ FOC ด้วยช่วงความเร็วที่มีประโยชน์ที่กว้างขึ้น สำหรับพัดลมตั้งโต๊ะที่คำนึงถึงต้นทุน การสับเปลี่ยนหกขั้นตอนยังคงเป็นทางเลือกที่ถูกต้อง เนื่องจากโหลดเบาและพื้นที่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีจำกัด

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการตัดสินใจซื้อ OEM

เริ่มต้นด้วยโปรไฟล์การทำงาน ไม่ใช่ที่มอเตอร์ จดช่วงความเร็ว แรงบิดที่ต้องการที่ความเร็วสูงสุด จำนวนการออกสตาร์ทต่อวัน และอุณหภูมิแวดล้อมที่คาดหวัง อินพุตทั้งสี่นี้จะกำหนดขนาดมอเตอร์และระยะไดรเวอร์

แล้วขอหลักฐานการเริ่มต้น มอเตอร์และตัวขับคู่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบที่ความเร็วพิกัดและยังคงประสบปัญหาในการสตาร์ทภายใต้ภาระ ขอรูปคลื่นกระแสที่บันทึกไว้ของมอเตอร์โดยเริ่มจากใบพัดที่แย่ที่สุด ร่องรอยที่คืบคลานแทนที่จะแสดงขั้นตอนการเปลี่ยนที่สะอาดเป็นสัญญาณเตือน

ทำให้การทดสอบความร้อนเป็นส่วนหนึ่งของการยอมรับ ติดตั้งตัวขับภายในเครื่องที่เสร็จแล้ว ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าปกติและอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด และวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของระดับกำลัง ระยะขอบของแผ่นข้อมูลไม่ควรปรับให้เหมาะกับกล่องหุ้มแบบร้อน

สุดท้าย ตรวจสอบว่าผู้จำหน่ายมอเตอร์จะแบ่งปันข้อมูลทางไฟฟ้ามากน้อยเพียงใด รูปคลื่น Back-EMF, ตัวเหนี่ยวนำเฟส, มุมเซ็นเซอร์ฮอลล์ และการชดเชยการสลับเป็นอินพุตที่นักออกแบบไดรเวอร์ต้องการ ผู้ผลิตที่สามารถจัดหาสิ่งเหล่านี้และสามารถพัฒนามอเตอร์จากแบบหรือตัวอย่างของคุณได้ จะทำให้ขั้นตอนการบูรณาการสั้นลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น Miduo Electric Appliance สร้างมอเตอร์ AC และ DC พลังงานขนาดเล็กสำหรับพัดลมระบายความร้อน ชุดทำความร้อน เครื่องดูดควัน และเครื่องทำความเย็นแบบอากาศ และยอมรับการพัฒนาแบบกำหนดเองจากแบบหรือตัวอย่างของลูกค้า

ปฏิบัติต่อผู้ขับขี่และมอเตอร์เสมือนเป็นระบบเดียวกัน

การปฏิบัติจริงนั้นตรงไปตรงมา ไดรเวอร์มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านไม่ใช่อุปกรณ์เสริมที่ติดสลักเกลียว โดยจะกำหนดประสิทธิภาพ คุณภาพเสียง และความน่าเชื่อถือของสนามไฟฟ้าของอุปกรณ์สำเร็จรูป กำหนดโปรไฟล์โหลดก่อน ตัดสินใจแผนการควบคุมเป็นอันดับสอง ตรวจสอบขอบเขตทางไฟฟ้า จากนั้นตรวจสอบระบบมอเตอร์และไดรเวอร์ทั้งหมดภายในตู้จริง

มอเตอร์ของเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชิ้นมีสองส่วน: เครื่องจักรที่หมุนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตัดสินใจว่าจะเปิดเมื่อใด มอเตอร์ที่เงียบที่สุดบนม้านั่งทำงานนั้นดีพอๆ กับลอจิกสวิตชิ่งที่ป้อนเข้าเท่านั้น

ยิ่งผู้ขับขี่เข้าสู่การสนทนาเกี่ยวกับการออกแบบเร็วเท่าใด เครื่องก็จะทำงานได้ดียิ่งขึ้นเท่านั้น

สำหรับนักออกแบบเครื่องดูดควัน เครื่องทำความเย็นด้วยลม และเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กอื่นๆ ผู้ขับขี่คือจุดที่ประสิทธิภาพแตกต่าง มีส่วนร่วมตั้งแต่เนิ่นๆ ถามคำถามที่ถูกต้อง และตรวจสอบการจับคู่ภายใต้เงื่อนไขที่เครื่องใช้ไฟฟ้าจะตอบสนองได้จริง ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่ทำงานเงียบกว่า สิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง และใช้งานได้ยาวนานกว่าในสนาม