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无刷直流 (BLDC) 电机设计的新起点
来源:ballbet贝博在线 作者:BB贝博ballbet网页登录时间:2024-02-22 03:02:48 浏览:5

  安森美(onsemi)提供帮助,带来一个 “新的一阶近似值起点”,提供与开关(N-FET或IGBT)相匹配的门极驱动,更接近客户的最终决定,并跨越了 “旧的起点”——看似无止境的产品系列。这包括5个全面的表格,包含的电机电压有:12 V、24 V、48 V、60 V、120 V、200 V、300 V、400 V和650 V,最高可达6 kW。

  一个典型的BLDC电动机在转子上使用永久磁铁,在定子上使用三个电枢绕组(U、V、W)。一个微(MCU)实施各种控制和调制方案(梯形、正弦、带有SVM的FOC、DTC等)中的一种,以策略性地给电机绕组通电。这就产生了电磁场,导致转子磁铁和定子绕组之间产生相互作用力。如果操作得当,这种相互作用力可以精确控制电机的速度、扭矩或所需方向的功率。

  图2展示了一个典型的三相BLDC电动机的框图。MCU执行控制和调制方案固件,它对其PWM外设发出指令,以向三个半桥门驱动器输出六个协调占空比。这三个驱动器充当输出桥中六个功率MOSFET的动力转向,给下桥(LS)和上桥(HS)U、V和W MOSFET通电。这些通常是N-沟道MOSFET,额定电压为电机电压的1.5~2.0倍,最高可达300 V。在300 V以上,N沟道MOSFET通常被IGBT取代,因为它们的功率性能更高。

  或可实现一个无传感器的架构,但需要更多的处理开销。RSL10 BLE可用于资产跟踪、空中固件更新(FOTA)、功能选择/调整和遥测数据收集。

  安森美提供了一个很好的在线工具,用于构建带有 IPM(集成功率模块)的BLDC。用户输入15种工作条件,该工具会生成多个详细的分析表以及12个捕获关键热和功率性能的图表(图3)。

  BLDC很复杂,从头到尾有数百个决定要做。例如,如果您有3个不同的客户;a、b和c(图1),从相同的“起点”(24 V,11/4 hp电机)开始,当所有3个客户浏览了他们各自的决策树时,他们的最终设计将完全不同。这是因为每个客户都有自己的成本、能效、功率密度、外形尺寸、维护、使用寿命等的门槛。

  因此,建立的门极驱动与开关(MOSFET/IGBT)匹配表不可能对每个客户都合适。如果我们尝试,可能对一个客户是适用的,而对另外999个客户则不适用。然而,我们可以基于智能工程的考量做出一些合理的假设,并产生一个 “一阶近似值”,它介于交给客户开关和门极驱动器组合(旧的起点:你是自己的)与客户的最终决定之间。

  选择梯形(又名6步控制)换向是因为它的控制相对简单并产生高效和高峰值扭矩。由于在任何时候只有两个功率开关导通,因此每个开关的“导通时间”占空比为33%。

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