如何保證我們的電機(jī)在不同負(fù)載下，保持恒定速度至關(guān)重要

幸運(yùn)的是，現(xiàn)代電子技術(shù)與大量控制理論相結(jié)合，使得控制速度變得相對容易。與轉(zhuǎn)矩和位置一樣，速度是通常建立的三個基本電機(jī)參數(shù)控制回路之一。需要精確速度控制的示例電機(jī)應(yīng)用包括冷卻風(fēng)扇、硬盤驅(qū)動器、激光打印機(jī)和裝配線傳送帶。在這些類型的應(yīng)用中，在不同負(fù)載下保持恒定速度至關(guān)重要。

對于有刷或無刷直流電機(jī)，開環(huán)速度控制很容易。要改變速度，只需改變電壓，增加電壓以加快電機(jī)速度或降低電壓以減慢電機(jī)速度。開環(huán)速度控制的問題在于我們并不真正了解電機(jī)的真實(shí)速度。我們可以命令電機(jī)以給定的 RPM 旋轉(zhuǎn)，但根據(jù)其負(fù)載，它的旋轉(zhuǎn)速度可能比我們想象的更快或更慢。其他可能影響電機(jī)速度的變量包括電機(jī)之間的制造差異、電機(jī)使用年限、電機(jī)溫度和環(huán)境條件。開環(huán)速度控制雖然經(jīng)濟(jì)，但通常不能提供許多應(yīng)用所需的性能水平。

為了更好地控制，我們需要實(shí)施閉環(huán)速度環(huán)。在閉環(huán)系統(tǒng)中，來自電機(jī)的速度反饋“反饋”到控制算法中，以精確控制電機(jī)速度。從歷史上看，這種反饋是由霍爾傳感器或軸編碼器提供的，但在許多較新的三相電機(jī)驅(qū)動器和控制技術(shù)中，可以通過直接測量或計算反電動勢來無傳感器地獲取它。一旦我們可以訪問速度反饋，根據(jù)應(yīng)用要求，我們可以在任何地方實(shí)施，從簡單的控制回路到非常復(fù)雜的 PID 控制回路來控制電機(jī)速度?？刂扑惴ㄍǔＴ?MCU 上的軟件中實(shí)現(xiàn)，或者在一些較新的驅(qū)動器中實(shí)現(xiàn)，嵌入在電機(jī)驅(qū)動器本身中。

為了更好地說明閉環(huán)速度控制的概念，我們來看一個典型的電腦風(fēng)扇應(yīng)用。在計算機(jī)風(fēng)扇應(yīng)用中，精確控制風(fēng)扇速度以響應(yīng)溫度變化、將環(huán)境和芯片溫度保持在安全、可接受的水平是至關(guān)重要的。除了控制溫度外，風(fēng)扇還需要盡可能安靜地運(yùn)行，這意味著能夠以低速運(yùn)行，然后隨著溫度的升高迅速過渡到更高的速度，這由系統(tǒng)中的溫度傳感器測量。

MSP430 MCU 實(shí)現(xiàn)了基于頻率與電機(jī)速度成正比的 FG 信號的閉環(huán)速度控制算法。MSP430 MCU 不負(fù)責(zé)換向，但通過 PWM 和 FR 信號控制電機(jī)的速度和方向。電機(jī)換向和驅(qū)動電流由DRV10963提供，這是一款 180° 正弦無傳感器 BLDC 控制器，輸出電流高達(dá) 500mA。DRV10963 無需外部霍爾傳感器即可生成 FG 信號，從而降低了系統(tǒng)成本和電路板空間。

因此，如果我們的應(yīng)用需要精確的速度控制，請考慮采用閉環(huán)實(shí)現(xiàn)，并確保檢查最新的驅(qū)動器和電機(jī)控制技術(shù)，因為很可能已經(jīng)有一種解決方案可以滿足我們的設(shè)計要求并且可以大大簡化了設(shè)計工作。

TI 的 InstaSPIN 技術(shù)對于我們的航空航天應(yīng)用來說看起來非常有趣，因為我們的 InstaSPIN 電機(jī)控制器技術(shù)可以提供非常高的電機(jī)控制器效率。因此，下一個挑戰(zhàn)是擁有一個盡可能小且重量輕的電機(jī)控制器。我的工作基礎(chǔ)是這只是一種開發(fā)/評估能力，最終將轉(zhuǎn)化為使用 Picollo 等 TI 組件的定制硬件/固件解決方案。如果正確，那么這會導(dǎo)致進(jìn)一步的問題，因為我們有許多需要單獨(dú)控制的電機(jī)，但也許有一種方法可以設(shè)計一個可以同時處理四到八個電機(jī)的控制器。然后還有其他問題，因為一些電機(jī)將是需要控制速度的驅(qū)動電機(jī)，而其他電機(jī)將驅(qū)動萬向節(jié)并需要位置控制，所有 BLDC 電機(jī)。

如何從對我們的 InstaSPIN BLDC 技術(shù)了解有限的情況轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ覀兊?InstaSPIN BLDC 技術(shù)有清晰了解并可以開始做出一些基于技術(shù)/解決方案的重要決策的位置?因為一些電機(jī)將是需要控制速度的驅(qū)動電機(jī)，而其他電機(jī)將驅(qū)動萬向節(jié)并需要位置控制，所有 BLDC 電機(jī)。如何從對我們的 InstaSPIN BLDC 技術(shù)了解有限的情況轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ覀兊?InstaSPIN BLDC 技術(shù)有清晰了解并可以開始做出一些基于技術(shù)/解決方案的重要決策的位置?因為一些電機(jī)將是需要控制速度的驅(qū)動電機(jī)，而其他電機(jī)將驅(qū)動萬向節(jié)并需要位置控制，所有 BLDC 電機(jī)。如何從對我們的 InstaSPIN BLDC 技術(shù)了解有限的情況轉(zhuǎn)變?yōu)閷ξ覀兊?InstaSPIN BLDC 技術(shù)有清晰了解并可以開始做出一些基于技術(shù)/解決方案的重要決策的位置?