Motor control

前言 在上章節介紹完馬達種類與簡單描述控制方法，這章節會進入數學模型與FOC控制方法深入介紹 控制狀態 這邊可以參考左圖轉動動態圖，可以看到不同的電流方向通過 讓定子產生磁場方向，轉子因異極相斥進而產生旋轉。 而這種旋轉狀態可以再細分為6種狀態，下面分別對各種狀態探討 上圖六種不同的電流方向把其表格化就可以獲的下圖，其中六個步驟正處於哪一步驟就取決於轉子位置，轉子位置通常可由Sensor感知或由無通電那一極感知返電動式去推算現在轉子位置 再由上圖把其電流圖表化就可以獲得下圖，而怎實現下圖就出現三相逆變電路(這邊就會對應BLDC的motor driver) PS:這邊注意上圖看起來很像六步方波驅動BLDC但細看會發現這邊是電流六步方波是電壓 三相逆變電路 上面電路的 VT 是指 IGBT 模塊，而在小功率驅動中一般使用 MOSFET 来當做開關，兩者皆為全控器件，用途可以等同MOS管，可以看作電壓控制的高速電子開關，在MOS管的極閘（上图中的High Drive和Low Drive）施加高電頻或者低電頻，就可以控制MOS原極和漏極的導通或者關閉。 在下圖中，我們打打第一组半橋的上橋臂、第二组和第三组半橋的下橋臂（其餘的關閉），即打開 V T 1 , V T 2 , V T 6 VT1,VT2,VT6VT1,VT2,VT6 ，那麼就可以讓電流從電源正極流過馬達的a相，流經b、c相，然後回到電源負極： 下圖為上面兩臂，下面一臂的情况： 通過控制三个半橋的不同開關狀態，我們可以控制電流在馬達中的不同流向了。 這樣，在任一瞬間，將有三个橋臂同時導通。可能是上面一個臂下面兩個臂，也有可能是上面兩個臂下面一個臂。因为每次換向都是在同一相上下兩個橋臂之間進行，因此也被稱為縱向換流。 Clarke’s Transformation與 Park’s Transformation 這邊先有一個概念，電流輸出要直接控制成弦波，對於元件要求與控制手段都是非常嚴苛的，因此有沒有甚麼方式可以把弦波轉呈線性呢?所以就演變出 Clarke與 Park 轉換，給各位看2張圖就會比較明這2個轉換是在幹嘛了˙ Clarke’s Transformation 其中Clarke’s Transformation是先把3個弦波簡化成2個旋波(這邊簡化方法簡單說是座標轉換) Park’s Transformation Park’s Transformation再來把2個弦波轉變成2線性直線 數學公式 首先我們看馬達在轉動時後的慣性坐標系 […]

前言 這邊探討的馬達為”Y型繞線無刷直流馬達”，會先從馬達種類=>轉動原理=>控制方法=>理論控制=>實作一步步做說明 馬達種類如下圖 馬達旋轉原理 下圖2個圓形磁鐵會因為上方磁鐵轉動，導致下方磁鐵因同極相斥異極相吸進而產生轉動 由上面可以知道當磁鐵相互垂直時(數學名詞為:正交)其力量效果最大，再透過改變通過線圈電流方向與大小(下圖)，就可以讓合力方向形成的角度更加多元 轉動圖 教科書上馬達轉動圖 無刷馬達轉動圖 這邊可以看到上圖教科書上的馬達轉動外部是定磁鐵(定子)，而轉動軸(轉子)是線圈，因通電搭配右手開掌定則產生旋轉，此結構是一般的有刷直流馬達。 而右圖線圈是固定(定子)，轉動軸是由永久磁鐵(轉子)所組成的，就是一般的無刷直流馬達 有刷直流與無刷直流馬達比較表 無刷直流馬達控制方法 六步方波 這邊簡單說是把三個電壓輸入切分成6個區塊，利用不同電壓輸入讓馬達轉動(這邊可以參考BLDC FOC 控制原理) 我們這邊拿步驟一與二做解釋，可以看下圖因其中2者通電壓使其磁場合力方向(黃色虛線)，馬達轉子就會轉到虛線位置以此類推達到反覆旋轉 FOC控制(Field Oriented Control) 如下圖，概念是用弦波電壓控制馬達，這邊將以FOC控制為主軸在後續章節深入探討介紹FOC控制與其數學理論 參考