หลักการควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

ชื่อเรื่อง: หลักการควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

บทนำ: ในขอบเขตของการควบคุมมอเตอร์ความสามารถในการควบคุมการหมุนและความเร็วของมอเตอร์อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง การควบคุมนี้อำนวยความสะดวกโดยระบบขับเคลื่อนมอเตอร์หรือที่เรียกว่าตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ (ESCs) ESCs ถูกแบ่งออกเป็นประเภทแปรงและไร้แปรงขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ที่จับคู่กับ

มอเตอร์ DC ที่ถูกแปรงนั้นมีแม่เหล็กถาวรที่อยู่กับที่มีคอยล์ที่พันรอบโรเตอร์ การหมุนสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนทิศทางสนามแม่เหล็กเป็นระยะ ๆ ผ่านการติดต่อแปรงและการติดต่อ ในทางตรงกันข้ามมอเตอร์ DC ที่ไม่มีแปรงไม่มีแปรงและเครื่องใช้ไฟฟ้า ใบพัดของพวกเขาประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรในขณะที่ขดลวดยังคงอยู่กับที่ ในการเปิดใช้งานการหมุนในมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงจำเป็นต้องมีตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์เพื่อเปลี่ยนทิศทางของกระแสไฟฟ้าภายในขดลวดคงที่อย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าแรงผลักดันระหว่างขดลวดและแม่เหล็กถาวรเพื่อรักษาการหมุน

ในขณะที่มอเตอร์แปรงสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ ESC โดยการจ่ายพลังงานโดยตรงพวกเขาขาดการควบคุมความเร็ว ในทางกลับกันมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงจำเป็นต้องใช้ ESC สำหรับการทำงาน ESC แปลงพลังงาน DC เป็นพลังงาน AC สามเฟสเพื่อขับมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

ESC ในช่วงต้นมีการควบคุมมอเตอร์แปรงเป็นหลัก ความแตกต่างระหว่าง ESC ที่ถูกแปรงและไร้แปรงนั้นอยู่ในความเข้ากันได้กับมอเตอร์ประเภทที่เกี่ยวข้อง มอเตอร์แปรงใช้แปรงคาร์บอนแตกต่างจากมอเตอร์ไร้แปรงที่ซึ่งโรเตอร์ประกอบด้วยบล็อกแม่เหล็กและสเตเตอร์ยังคงอยู่กับที่ ระบบการตั้งชื่อของ ESC ที่ถูกแปรงและแปรงนั้นมาจากความแตกต่างของมอเตอร์เหล่านี้ ในแง่เทคนิคแปรง ESCs เอาท์พุทพลังงาน DC ในขณะที่ Brushless ESC ส่งออกพลังงาน AC สามเฟส พลังงาน DC ที่พบในแบตเตอรี่ที่มีขั้วบวกและเชิงลบตรงกันข้ามกับพลังงาน AC ซึ่งแกว่งระหว่างบวกและลบตามสายเดียว การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้วางรากฐานสำหรับการทำความเข้าใจพลังงาน AC สามเฟสและพลังงาน DC

brushless ESCs ได้รับอินพุต DC, ทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่ด้วยตัวเก็บประจุกรองและแบ่งพลังงานออกเป็นสองสาขา: หนึ่งสำหรับวงจรกำจัดแบตเตอรี่ของ ESC (BEC) และอีกอันสำหรับการใช้งาน MOSFET เมื่อเปิดใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ของ ESC จะเริ่มต้นการแกว่งของ MOSFET ทำให้เกิดเสียงลักษณะของการทำงานของมอเตอร์แบบไร้แปรง ESC บางตัวมีฟังก์ชั่นการสอบเทียบคันเร่งเพื่อให้แน่ใจว่าการวางตำแหน่งคันเร่งที่เหมาะสมก่อนเข้าสู่โหมดสแตนด์บาย ไมโครคอนโทรลเลอร์ภายใน ESC ปรับเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าความถี่และทิศทางของไดรฟ์ตามสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ MOSFETs สามชุดภายใน ESC จะทำงานควบคู่เพื่อสร้างความถี่ 8000Hz เลียนแบบอินเวอร์เตอร์หรือคอนโทรลเลอร์ความเร็วที่ใช้ในการใช้งานมอเตอร์อุตสาหกรรมอย่างมีประสิทธิภาพ

ESC แบบไม่มีแปรงต้องการอินพุต DC ที่จัดทำโดยแบตเตอรี่ลิเธียม เอาท์พุทของพวกเขาประกอบด้วยพลังงาน AC สามเฟสที่สามารถขับมอเตอร์โดยตรง สำหรับรุ่นทางอากาศเช่น quadcopters, ESC เฉพาะที่มีสามสายสัญญาณอินพุตสำหรับการควบคุม PWM เป็นสิ่งจำเป็น Quadcopters มีใบพัดสี่ตัวที่จัดเรียงในการกำหนดค่าข้ามเพื่อต่อต้านแนวโน้มการหมุนโดยธรรมชาติ เส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ๆ ของใบพัดแต่ละตัวกระจายแรงของแรงเหวี่ยงซึ่งแตกต่างจากใบพัดโรเตอร์คราฟต์แบบดั้งเดิมที่มีสมาธิแรงเฉื่อยแรงเฉื่อย เป็นผลให้ quadcopters ต้องการ ESC ความเร็วสูงสำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงทัศนคติเนื่องจาก PPM ESC แบบดั้งเดิมที่มีอัตราการอัปเดตประมาณ 50Hz ไม่เพียงพอสำหรับการปรับเปลี่ยนที่รวดเร็วในการควบคุมเที่ยวบิน Quadcopter

สรุป: โดยสรุปหลักการของการควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงนั้นเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์เพื่อแปลงพลังงาน DC เป็นพลังงาน AC สามเฟสสำหรับการขับขี่มอเตอร์ไร้แปรง การทำความเข้าใจความซับซ้อนของการทำงานของ ESC ตั้งแต่การสอบเทียบคันเร่งไปจนถึงการประมวลผลสัญญาณ PWM เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์ในการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงแบบจำลองทางอากาศเช่น quadcopters ESC เฉพาะที่มีอินเทอร์เฟซการสื่อสารความเร็วสูงมีบทบาทสำคัญในการสร้างความมั่นใจว่าการเปลี่ยนแปลงของเที่ยวบินที่มั่นคงและความสามารถในการตอบสนองอย่างรวดเร็วทำให้พวกเขาเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบควบคุมมอเตอร์ที่ทันสมัย