直流無刷電機的控製原(yuán)理,要讓電機轉動起來,首先控製部就(jiù)必(bì)須根據hall-sensor感應到的電機轉子所在(zài)位置(zhì),然後依照定子繞線決定開(kāi)啟(或關閉)換流器(qì)(inverter)中功率晶體管(guǎn)的順序,inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功(gōng)率晶體(tǐ)管)及AL、BL、CL(這些稱為下(xià)臂功率(lǜ)晶(jīng)體管),使電流依序流經(jīng)電機線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場,並與轉子的磁鐵相互作用,如此就(jiù)能使電機(jī)順時/逆時轉(zhuǎn)動。當電機轉子轉動(dòng)到hall-sensor感應出另一組信號的位置時,控製部又(yòu)再開啟下一組功率晶體管,如(rú)此循環電機(jī)就可以依同一方向繼續(xù)轉動直(zhí)到控製部決定要電機轉子停止則關閉功(gōng)率晶體管(或隻開下(xià)臂功率晶體管);要電機轉子反向(xiàng)則功率晶體管開啟順序相(xiàng)反。
基本上功率晶體管的開法可舉例如下:AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組,但絕不(bú)能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關的響應時間,所以功率(lǜ)晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考(kǎo)慮進去,否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉,下(xià)臂(或上臂)就已開啟,結果就造成上、下臂短路而(ér)使功率晶體管燒毀。
當電機轉動起(qǐ)來,控製部會再根據(jù)驅動器設定(dìng)的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信號變(biàn)化的速度加以比對(或由軟件(jiàn)運算)再來(lái)決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開關導通,以(yǐ)及導通時間長短。速度不夠則開長,速度過頭則(zé)減短,此部份工作就由PWM來完成(chéng)。PWM是決定電機轉速快或慢的方式,如何產生這樣的PWM才是要達到較精準速度(dù)控製(zhì)的核(hé)心。
高轉速的速度(dù)控製必須考慮到係統的CLOCK 分辨率是否足以掌握處理軟件指(zhǐ)令的時間,另外(wài)對於hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正(zhèng)確性、 實時(shí)性。至於低轉速的速度控製尤其是低速起動(dòng)則因為回傳的hall-sensor信號變化變得更慢,怎樣(yàng)擷取(qǔ)信(xìn)號方式、處理(lǐ)時機以及根據(jù)電機特性適當配置控製參數值就顯得非(fēi)常重要。或者速度回傳改變以encoder變化(huà)為參考,使(shǐ)信號(hào)分辨率增加以期得到更佳的控製。電機能夠運轉順暢而且響應良好,P.I.D.控製的恰當與否(fǒu)也無法忽視。之前提到直流無刷電(diàn)機是閉回路控製,因此回授信號就等於是告訴控製部電機轉(zhuǎn)速距離目標速度還差多少,這就(jiù)是誤(wù)差(Error)。知道了誤差自然就要補償,方式有傳(chuán)統的工程控(kòng)製如P.I.D.控製。但控(kòng)製的狀態及環境其實是複雜多變的,若(ruò)要(yào)控製的堅固耐用(yòng)則要考慮的因素恐怕不是傳統的工程(chéng)控(kòng)製能完全(quán)掌握(wò),所以模(mó)糊控製、專家係統及神經網絡也將被納(nà)入成(chéng)為智能型P.I.D.控製的重要理論。