Používáme Field Oriented Control s Hallovými sondami pro přesnou znalost polohy rotoru a regulaci proudů v osách d–q.
Schéma vektorového řízení BLDC motoru s Hallovými sondami
Proč FOC místo 6-step řízení
Klasické 6-step řízení BLDC motorů je jednoduché, ale přináší pulzující moment, hlučnost a omezenou kontrolu při nízkých otáčkách.
Field Oriented Control (FOC) umožňuje řídit motor jako synchronní stroj s plynulým momentem, vyšší účinností a přesnou regulací i při rozběhu.
Základní princip FOC
FOC transformuje třífázové proudy motoru do rotující souřadné soustavy vázané na rotor. Řízení probíhá nad dvěma složkami:
- Id – magnetizační složka (tok)
- Iq – momentová složka
Pro BLDC/PMSM motory je typicky Id = 0 a moment je řízen výhradně složkou Iq.
Hallovy sondy a interpolace úhlu
Pro cenově dostupná řešení v ručním nářadí je poloha rotoru snímána pomocí Hallových sond. Ty poskytují hrubou informaci o elektrickém úhlu.
Pro FOC je nezbytná interpolace úhlu mezi jednotlivými Hall přechody, čímž se dosáhne:
- plynulého řízení momentu
- stability při nízkých otáčkách
- nižší hlučnosti
Regulace proudů Id / Iq
Proudové smyčky jsou realizovány pomocí PI regulátorů v d–q souřadné soustavě. Ty zajišťují rychlou odezvu na změnu zatížení, typickou např. při vrtání nebo šroubování.
SVPWM a výkonový měnič
Výstupem FOC algoritmu jsou napěťové složky, které jsou převedeny pomocí Space Vector PWM (SVPWM) na spínání výkonového měniče.
Výsledkem je:
- vyšší využití napětí akumulátoru
- nižší ztráty na výkonových tranzistorech
- plynulejší chod motoru
Optimalizace pro ruční nářadí
FOC algoritmus je optimalizován pro:
- akumulátorový provoz
- vysoké rozběhové momenty
- krátkodobé přetížení
- kompaktní výkonovou elektroniku
Porovnání metod řízení BLDC motoru