無傳感器、無電刷的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

技術(shù)不斷在向前邁進(jìn)，新出品的電子元件簡(jiǎn)化了電動(dòng)和控制器的設(shè)計(jì)，對(duì)於工程師開發(fā)電器用具設(shè)計(jì)并從無電刷電動(dòng)機(jī)操作上得著莫大的好處是擔(dān)當(dāng)一個(gè)重要角色。

　　無電刷電動(dòng)機(jī)（Brushless Motor）的應(yīng)用設(shè)計(jì)越來越多都是傳統(tǒng)上依賴DC和異步電動(dòng)機(jī)。主要的好處一般包括無電刷電動(dòng)機(jī)的單位成本和能以電子方式控制速度和轉(zhuǎn)距，這不單節(jié)省機(jī)械設(shè)計(jì)，而且還使到在家用電器、電風(fēng)扇、壓縮器及工業(yè)傳動(dòng)機(jī)器上達(dá)至節(jié)能目的，傳統(tǒng)的做法是在關(guān)閉與全速的浪費(fèi)操作之間交替地進(jìn)行。

　　無電刷電動(dòng)機(jī)控制算法（CONTROL algorithm）需要轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)來計(jì)算脈寬調(diào)制（PWM）輸出，但是采用比如霍爾效應(yīng)（Hall Effect）器件之類傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置卻加增成本和復(fù)雜性。并且也使到可靠性構(gòu)成挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計(jì)師要敏銳地以無傳感器檢測(cè)方式來獲得轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)。

圖1. 使用56F8013設(shè)計(jì)無電刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

　　為此，具備有DSP（數(shù)字信號(hào)處理）功能的新一代微控制器提供足夠的計(jì)算能力，支援復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)控制策略，包括計(jì)算一般必須由附加傳感器來采集的速度與位置數(shù)據(jù)。另一方面，也提供功率模塊，此是采用智能功率技術(shù)將功率型MOSFET或IGBT與電流測(cè)量功能結(jié)合一體。這樣簡(jiǎn)化了功率電路的設(shè)計(jì)，令到一個(gè)密集而獨(dú)立的方案很容易組合到最終產(chǎn)品上。

　　電動(dòng)機(jī)類型

　　在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中有四個(gè)核心部位應(yīng)予凸顯，它們是：

　　—控制單元∶這是根據(jù)輸入信號(hào)和來自傳感器數(shù)據(jù)執(zhí)行精密的位置與速度估計(jì)算法，控制單元也管理與電動(dòng)機(jī)有關(guān)的系統(tǒng)保護(hù)。

　　—功率變換器∶這是提供電源來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并由DSP經(jīng)特殊界面控制。

　　—傳感器∶傳感器傳統(tǒng)上乃用來回饋電動(dòng)機(jī)的位置數(shù)據(jù)，DSP以此來計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)功率。

　　—輔助電路∶加上電源和一般保護(hù)電路，合成無電刷電動(dòng)機(jī)控制器設(shè)計(jì)。