จะควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC ได้อย่างไร?

มอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง (BLDC Motor S) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่าง ๆ เนื่องจากประสิทธิภาพสูงการควบคุมความแม่นยำและการบำรุงรักษาต่ำ หนึ่งในข้อดีที่สำคัญของมอเตอร์ BLDC คือความสามารถในการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นและแม่นยำ การควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสและการแลกเปลี่ยนผ่านระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง

ทำความเข้าใจการควบคุมความเร็วในมอเตอร์ BLDC

ความเร็วของก BLDC มอเตอร์  เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และสัดส่วนผกผันกับโหลดบนมอเตอร์ เพื่อให้บรรลุการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นคอนโทรลเลอร์จะปรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่ส่งไปยังขดลวดมอเตอร์

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความเร็วมอเตอร์ BLDC:

• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้: การเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์มีผลต่อความเร็ว

• รอบการทำงานของ PWM (การปรับความกว้างพัลส์): การปรับเปลี่ยนรอบการทำงานของสัญญาณ PWM ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ส่งไปยังมอเตอร์

• เวลาการเปลี่ยน: การซิงโครไนซ์ที่เหมาะสมของการแลกเปลี่ยนทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพ

• เงื่อนไขการโหลด: โหลดที่หนักขึ้นช่วยลดความเร็วมอเตอร์เนื่องจากความต้องการแรงบิดเพิ่มขึ้น

วิธีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ BLDC

1. การควบคุม PWM (การปรับความกว้างพัลส์)

การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุดที่ใช้ในการควบคุมความเร็วของก BLDC มอเตอร์ โดยการปรับรอบการทำงานของสัญญาณ PWM แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ส่งมาให้กับการเปลี่ยนแปลงของมอเตอร์จึงควบคุมความเร็ว

มันทำงานอย่างไร:

• ตัวควบคุมมอเตอร์สร้างสัญญาณ PWM ที่ควบคุมปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์

• รอบการทำงาน (ร้อยละของเวลาที่สัญญาณเปิดอยู่) กำหนดแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ รอบการทำงานที่สูงขึ้นหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความเร็วมอเตอร์ที่เร็วขึ้น

• ด้วยการเพิ่มวัฏจักรหน้าที่ความเร็วมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นในขณะที่ลดลงมันจะช้าลงมอเตอร์

• 
  

ตัวอย่าง:

• รอบการทำงาน 50%: มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วครึ่ง

• รอบการทำงาน 100%: มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วเต็ม

• 
  

2. วิธีการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ในวิธีนี้ความเร็วของมอเตอร์จะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเพิ่มความเร็วในขณะที่ลดลงช้าลงมอเตอร์

มันทำงานอย่างไร:

• แหล่งจ่ายไฟ DC ใช้เพื่อจัดหาระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปยังมอเตอร์

• ที่ ความเร็ว ของมอเตอร์ BLDC  เพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นรักษาความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเร็วและแรงดันไฟฟ้า

• 
  

ข้อ จำกัด :

• มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ PWM

• ความแม่นยำ จำกัด ในการควบคุมความเร็ว

• 
  

3. การควบคุมวงปิดโดยใช้ข้อเสนอแนะ

ระบบควบคุมวงปิดใช้ข้อเสนอแนะจากเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์หรือตัวเข้ารหัสเพื่อตรวจสอบและปรับความเร็วมอเตอร์แบบเรียลไทม์ วิธีนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมความเร็วที่แม่นยำและมั่นคง

มันทำงานอย่างไร:

• เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์ตรวจจับตำแหน่งโรเตอร์และส่งสัญญาณไปยังคอนโทรลเลอร์

• คอนโทรลเลอร์เปรียบเทียบความเร็วจริงกับความเร็วที่ต้องการและปรับสัญญาณ PWM หรือแรงดันไฟฟ้าเพื่อรักษาความสอดคล้อง

• กลไกการตอบรับนี้รักษาความเร็วมอเตอร์แม้ภายใต้โหลดที่แตกต่างกัน

• 
  

ข้อดี:

• ความแม่นยำและความมั่นคงสูง

• เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมความเร็วที่แม่นยำ

• 
  

4. การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์โดยใช้ back emf

การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์โดยใช้แรงไฟฟ้าด้านหลัง (EMF) ที่สร้างขึ้นในขดลวดเพื่อประเมินตำแหน่งและความเร็วของโรเตอร์

มันทำงานอย่างไร:

• เมื่อโรเตอร์หมุนมันจะสร้าง EMF ด้านหลังที่ต่อต้านแรงดันไฟฟ้าอินพุต

• คอนโทรลเลอร์ตรวจสอบ EMF ด้านหลังนี้เพื่อประเมินตำแหน่งของโรเตอร์และปรับเวลาการเปลี่ยน

• โดยการปรับสัญญาณแรงดันไฟฟ้าหรือสัญญาณ PWM ความเร็วมอเตอร์จะถูกควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพ

• 
  

ประโยชน์:

• ต้นทุนลดลงและลดความซับซ้อน

• เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความแม่นยำความเร็วต่ำไม่สำคัญ

• 
  

5. การควบคุม PID สำหรับการควบคุมความเร็วที่แม่นยำ

การควบคุมสัดส่วน-อินเทอร์-อนุพันธ์ (PID) เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาความเร็วมอเตอร์ที่ต้องการโดยการปรับพารามิเตอร์การควบคุมแบบไดนามิก

มันทำงานอย่างไร:

• คอนโทรลเลอร์ PID ตรวจสอบความแตกต่างระหว่างความเร็วที่ต้องการและความเร็วมอเตอร์จริงอย่างต่อเนื่อง

• มันใช้การแก้ไขโดยการปรับสัญญาณ PWM หรือแรงดันไฟฟ้าตามข้อกำหนดสัดส่วนอินทิกรัลและอนุพันธ์

• สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นและมั่นคงลดข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

คู่มือทีละขั้นตอนเพื่อควบคุมความเร็วมอเตอร์ BLDC โดยใช้ PWM

ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อมอเตอร์และคอนโทรลเลอร์

• เชื่อมต่อขดลวดสามเฟส (U, V, W) เข้ากับคอนโทรลเลอร์

• จ่ายไฟคอนโทรลเลอร์ด้วยการจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เหมาะสม

• 
  

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดค่าสัญญาณ PWM

• ตั้งค่าความถี่ PWM เป็นค่าที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ 20-100 kHz สำหรับ BLDC Motor S)

• ปรับรอบการทำงานเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ส่งไปยังมอเตอร์

• 
  

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบความเร็วโดยใช้ข้อเสนอแนะ (ไม่บังคับ)

• ใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์หรือตัวเข้ารหัสเพื่อตรวจสอบความเร็วมอเตอร์

• ป้อนสัญญาณเซ็นเซอร์ไปยังคอนโทรลเลอร์สำหรับการควบคุมวงปิด

• 
  

ขั้นตอนที่ 4: ปรับความเร็วแบบไดนามิก

• เพิ่มวัฏจักรหน้าที่เพื่อเพิ่มความเร็ว

• ลดรอบการทำงานเพื่อชะลอมอเตอร์

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์ BLDC

• หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างฉับพลัน: ค่อยๆเปลี่ยนความเร็วเพื่อป้องกันความเครียดในมอเตอร์และคอนโทรลเลอร์

• ใช้ความถี่ PWM ที่เหมาะสม: ความถี่สูงหรือต่ำเกินไปอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการแลกเปลี่ยนที่เหมาะสม: เวลาการเปลี่ยนที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้การทำงานของมอเตอร์ไม่มีประสิทธิภาพ

• ตรวจสอบอุณหภูมิและภาระ: โหลดและอุณหภูมิสูงอาจส่งผลต่อความเร็วและอายุการใช้งานของมอเตอร์

แอปพลิเคชันการควบคุมความเร็วในมอเตอร์ BLDC

• ยานพาหนะไฟฟ้า (EVs): การควบคุมความเร็วที่แม่นยำทำให้มั่นใจได้ว่าการเร่งความเร็วและการชะลอตัว

• โดรนและ UAVs: รักษาความเร็วที่มั่นคงเพื่อการควบคุมเที่ยวบินที่ดีขึ้น

• หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ: ทำให้การเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและแม่นยำ

• ระบบ HVAC: การเพิ่มประสิทธิภาพความเร็วพัดลมเพื่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

• อุปกรณ์การแพทย์: สร้างความมั่นใจว่าประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันในสภาพแวดล้อมที่ละเอียดอ่อน

  
  

• 
  

ข้อดีของมอเตอร์ตอลล์

มอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง (BLDC Motor S) ได้รับความนิยมมากขึ้นในการใช้งานที่ทันสมัยเนื่องจากประสิทธิภาพสูงความทนทานและการควบคุมที่แม่นยำ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แปรงแบบดั้งเดิม BLDC มอเตอร์ไม่จำเป็นต้องใช้แปรงและเครื่องใช้ไฟฟ้าลดแรงเสียดทานและการสึกหรอในขณะที่ให้การทำงานที่ราบรื่นยิ่งขึ้น คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่หลากหลายตั้งแต่ยานยนต์และการบินและอวกาศไปจนถึงเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์การแพทย์

1. ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

BLDC Motor S เป็นที่รู้จักกันดีว่ามีประสิทธิภาพสูงเมื่อเทียบกับมอเตอร์ DC ที่ถูกแปรง เนื่องจากไม่มีแรงเสียดทานจากแปรงพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานเชิงกลมากขึ้น

• ช่วงประสิทธิภาพ: โดยทั่วไป 85% ถึง 90% ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน

• การสูญเสียพลังงานที่ลดลง: การลดความร้อนที่ลดลงนำไปสู่การเสียพลังงานน้อยที่สุด

• 
  

สิ่งนี้ทำให้ BLDC Motors เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้งานอย่างต่อเนื่องด้วยการใช้พลังงานน้อยที่สุดเช่นยานพาหนะไฟฟ้าและระบบ HVAC

2. อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและการบำรุงรักษาต่ำ

เนื่องจาก BLDC Motor S ไม่มีแปรงที่สึกหรอเมื่อเวลาผ่านไปพวกเขาเสนออายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นพร้อมข้อกำหนดการบำรุงรักษาน้อยที่สุด

• ไม่มีการสึกหรอของแปรง: กำจัดความเสี่ยงของการกัดเซาะแปรงลดความล้มเหลวทางกล

• ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา: การให้บริการบ่อยน้อยกว่าเมื่อเทียบกับมอเตอร์แปรง

• 
  

ข้อได้เปรียบนี้ทำให้ BLDC Motor S เหมาะสำหรับการใช้งานที่สำคัญซึ่งการหยุดทำงานและการบำรุงรักษามีค่าใช้จ่ายสูงเช่นระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและระบบการบินและอวกาศ

3. การควบคุมความเร็วและแรงบิดที่ดีขึ้น

BLDC Motors ให้การควบคุมความเร็วและแรงบิดที่แม่นยำทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็น

• การควบคุมความเร็วที่แม่นยำ: ควบคุมผ่านการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) และระบบตอบรับ

• การปรับแรงบิดแบบไดนามิก: ความสามารถในการรักษาแรงบิดที่สอดคล้องกันแม้ในความเร็วที่แตกต่างกัน

• 
  

ลักษณะนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานเช่นหุ่นยนต์อุปกรณ์การแพทย์และยานพาหนะไฟฟ้าซึ่งการปรับความเร็วและแรงบิดเป็นสิ่งสำคัญ

4. เสียงลดลงและการทำงานที่ราบรื่น

BLDC Motor S ทำงานได้อย่างเงียบ ๆ และราบรื่นเมื่อเทียบกับมอเตอร์แปรงซึ่งมีแนวโน้มที่จะสร้างเสียงรบกวนเนื่องจากการสัมผัสกับแปรงและการใช้งาน

• ระดับการสั่นสะเทือนที่ต่ำกว่า: การแลกเปลี่ยนที่ราบรื่นส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนทางกลน้อย

• เหมาะสำหรับการใช้งานที่ไวต่อเสียง: เช่นเครื่องใช้ในบ้านและอุปกรณ์การแพทย์

• 
  

การทำงานที่เงียบสงบของ BLDC Motors ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพที่เงียบและราบรื่น

5. การออกแบบขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา

BLDC Motor S มีการออกแบบที่มีขนาดกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบาในขณะที่ส่งมอบกำลังไฟสูง สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีข้อ จำกัด ด้านพื้นที่และน้ำหนักเป็นสิ่งสำคัญ

• ความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้น: ให้พลังงานมากขึ้นในแพ็คเกจที่เล็กลง

• เหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพา: เช่นโดรนสกูตเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องมือไฟฟ้าพกพา

• 
  

ขนาดเล็กและพลังงานสูงของพวกเขาทำให้พวกเขาสมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานที่ทันสมัยที่ต้องการความคล่องตัวและประสิทธิภาพ

6. ความน่าเชื่อถือและความทนทานที่สูงขึ้น

BLDC Motor S ถูกสร้างขึ้นเพื่อทนต่อสภาวะที่รุนแรงทำให้พวกเขามีความน่าเชื่อถือและทนทานสูงเมื่อเวลาผ่านไป

• ทนต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: มีความไวต่อความเสียหายต่อฝุ่นและความชื้นน้อยลง

• ความน่าเชื่อถือในระยะยาว: เหมาะสำหรับใช้ในสภาพการทำงานที่รุนแรง

• 
  

สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมระบบยานยนต์และอุปกรณ์กลางแจ้ง

7. แอปพลิเคชันที่หลากหลาย

เนื่องจากความเก่งกาจและประสิทธิภาพของพวกเขา BLDC Motor S ใช้ในอุตสาหกรรมและแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายรวมถึง::

• ยานพาหนะไฟฟ้า (EVs): ให้พลังงานและแรงบิดที่มีประสิทธิภาพ

• โดรนและ UAVs: เปิดใช้งานเที่ยวบินที่มีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพสูง

• เครื่องใช้ในครัวเรือน: การปรับปรุงประสิทธิภาพในแฟน ๆ ตู้เย็นและเครื่องซักผ้า

• อุปกรณ์การแพทย์: มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และแม่นยำ

• ระบบ HVAC: ส่งมอบการไหลเวียนของอากาศประหยัดพลังงาน

• 
  

8. ประสิทธิภาพความร้อนที่ดีขึ้น

BLDC Motor S สร้างความร้อนน้อยลงในระหว่างการทำงานซึ่งจะช่วยลดความเครียดจากความร้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบโดยรวม

• การสร้างความร้อนที่ลดลง: นำไปสู่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและความต้องการการระบายความร้อนที่ลดลง

• ป้องกันความร้อนสูงเกินไป: ยืดอายุการใช้งานมอเตอร์โดยลดการสึกหรอของความร้อน

• 
  

คุณสมบัตินี้ทำให้ BLDC Motors เหมาะสำหรับการใช้งานอย่างต่อเนื่องซึ่งความร้อนสูงเกินไปสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบ

9. ช่วงความเร็วที่สูงขึ้น

BLDC Motor S สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วที่สูงขึ้นโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพหรือสร้างความร้อนมากเกินไป

• ความเร็วสูงถึง 100,000 รอบต่อนาที: เหมาะสำหรับการใช้งานความเร็วสูง

• รักษาประสิทธิภาพด้วยความเร็วสูง: สร้างความมั่นใจว่าประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน

• 
  

สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมความเร็วสูงเช่นเครื่องหมุนเหวี่ยงและเครื่องมือไฟฟ้า

10. เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ด้วยประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและการใช้พลังงานที่ลดลง BLDC Motors ช่วยลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

• การดำเนินงานที่ประหยัดพลังงาน: ลดการใช้พลังงานโดยรวม

• การสร้างของเสียน้อยที่สุด: อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นหมายถึงการเปลี่ยนน้อยลงและลดของเสีย

• 
  

BLDC Motor S สนับสนุนโซลูชั่นสีเขียวและยั่งยืนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม

บทสรุป

การควบคุมความเร็วของไฟล์ BLDC มอเตอร์  เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งานต่างๆ โดยการใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น PWM, การควบคุมแรงดันไฟฟ้า, ข้อเสนอแนะแบบวงปิด, การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์และการควบคุม PID จึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุการควบคุมความเร็วที่ราบรื่นและแม่นยำ การเลือกวิธีการที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ว่ามอเตอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือแม้จะอยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการโหลด