A universal controller for brushless direct current (BLDC) motors was designed in the presented article. The system is controlled from the user console where operating parameters are set by the user. Signals are transmitted by cables to microcontrollers which control and monitor electric motors. Microprocessors communicate via a data bus. The controller contains the user console module and the motor control module. The user console module generates commands, and motors are controlled and monitored by the control module. Motor control modules operate independently, and each brushless motor has a dedicated control module. Brushless motors can be controlled in bipolar or unipolar mode. The control method is selected by the operator. The user console and motor controllers communicate via the I²C bus.
W artykule przedstawiono koncepcję poprawy właściwości dynamicznych metody sterowania bezczujnikowego bazującej na napięciach międzyfazowych. Ponadto przedstawiono propozycję realizacji. Oprócz tego w skrócie scharakteryzowano metodę sterowania bezczujnikowego bazującą na napięciach międzyfazowych.
EN
The paper presents the concept of improving the dynamic properties of the sensorless control method based on line-to-line voltages. The proposal of realization was also presented. Additionally, sensorless control method based on lint-to-line voltages was briefly characterized.
Jednym z możliwych rozwiązań napędu samochodu elektrycznego jest zastosowanie bezszczotkowego silnika prądu stałego. W napędach trakcyjnych wymagany jest szeroki zakres regulacji prędkości obrotowej, przy czym przy większych prędkościach moment rozwijany przez silnik może być mniejszy. Dlatego w napędach tego typu chętnie stosuje się silniki pracujące w dwóch strefach regulacji prędkości: pierwszą strefę nazywamy strefą stałego momentu, a drugą – strefą stałej mocy. W bezszczotkowych silnikach prądu stałego, pracę w drugiej strefie można osiągnąć przez elektroniczne bocznikowanie części uzwojenia. Poniżej przedstawiony będzie układ regulacji prędkości obrotowej takiego napędu. Układ sterowania został zrealizowany w postaci rozproszonej sieci mikrokontrolerów CAN. Główny węzeł sieci CAN wykonano na procesorze sygnałowym TMS320LF2407A firmy Texas Instruments, którego bogate wyposażenie wewnętrzne umożliwia równoczesne sterowanie dwoma zespołami kluczy tranzystorowych. W omawianym rozwiązaniu, jedna część układów wewnętrznych mikrokontrolera steruje tranzystorami falownika (praca w I strefie), a druga część – tranzystorami zwierającymi części uzwojeń (praca w II strefie). Omówiona będzie budowa układu, działanie oprogramowania i wnioski wynikające z prac uruchomieniowych. Przedstawiony zostanie schemat blokowy układów sterowania. Cechą charakterystyczną napędu samochodu jest praca w szerokim zakresie regulacji prędkości obrotowej. Z tego faktu wypływają pewne wymagania odnośnie harmonogramu wykonywania poszczególnych procedur. Również te zagadnienia zostaną przedstawione w opracowaniu.
EN
One of possible drives for electric car is brushless dc motor. In traction drives we usually require wide range of speed control, and at greater speeds the motor torque may be less. That is why motors operating in two speed control zones are regularly applied; the first zone is called constant torque zone and the second is constant power zone. In dc brushless motor the second control zone may be achieved by shunting (electronically)part of the winding. The speed control circuit for this type of drive is presented. The control circuit Has been designed as a distributed CAN microcontroller network. The main node of CAN network has been butli with Texas Instruments signal processor TMS320LF2407A. The developed architecture of this procesor makes it possible to control two sets of electronic switches at the same time. In the discussed system, one set of microcontroller internal circuits controls the inverter switches (first control zone), and the other set controls transistors shunting parts of the windings (second control zone). The structure of the circuit, software performance and some implementation remarks are described together with block diagram of control circuits. The characteristic feature of this car drive is wide range of speed control. Some requirements as to run Schedule of different procedures are due to this fact. These issues are also presented in the paper.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono klasyfikację silników z magnesami trwałymi i pokazano wybrane metody sterowania. Zaprezentowano bezczujnikowe sterowanie silnikiem bezszczotkowym prądu stałego. Podano kryteria umożliwiające energooszczędne sterowanie silnikiem przez optymalny wybór kąta przełączeń zasilanych faz. Zaprezentowano układ sterowania silnikiem z zagłębionymi magnesami wskazując zmienne modelu multiskalarnego jako zmienne stanu korzystniejsze do analizy zależności występujących w maszynie. Przedstawiono układ regulacji prędkości z podporządkowanym obwodem regulacji momentu. Zaprezentowano zależności zapewniające energooszczędne sterowanie silnikiem z wykorzystaniem momentu reluktancyjnego. Rozważania teoretyczne zilustrowano wynikami badań symulacyjnych.
EN
The article describes the control of brushless motors with permanent magnets and contactless sensor system. The multi scalar mode has been chosen to describe the parameters of a motor for torque constant regulation.
This article deals with electromagnetic and cogging torque and also for stator deformation due to Maxwell forces in BLDC motor. Torque ripple is undesirable because introduces vibrations and noise. One of the main source of vibrations and noise is stator deformation due to Maxwell forces. Results were performed to establish effect change geometric parameters of BLDC machine on the electromagnetic and cogging torque and also on static deformation due to Maxwell forces using finite element program.
PL
W artykule poruszono problem wpływu wybranych wymiarów geometrycznych maszyny na wytwarzaną wartość momentu elektromagnetycznego oraz ograniczania zjawiska pasożytniczego w tej maszynie jakim jest moment zaczepowy. Moment zaczepowy jest jednym ze źródeł drgań maszyny pochodzenia magnetycznego. Dla wybranych przypadków przeprowadzono statyczną analizę przemieszczeń wybranych punktów stojana maszyny z zastosowaniem metody numerycznej. Zainteresowanie maszynami elektrycznymi z komutacją elektroniczną utrzymuje się na wysokim poziomie już od kilku lat. Ogólnie maszyny bezszczotkowe z komutacją elektroniczną są przeznaczone do napędów o regulowanej prędkości obrotowej. Jedną z przyczyn takiego stanu rzeczy jest wysoka sprawność maszyn bezszczotkowych. Dotyczy to szczególnie maszyn w których są wykorzystane wysokoenergetyczne magnesy trwałe (BLDC i PMSM). W maszynach w których jako wzbudzenie wykorzystuje się magnesy trwałe powstaje problem momentu zaczepowego. Problem ten jest szeroko opisany w literaturze [1-6]. Moment zaczepowy wpływa bardzo niekorzystnie na pracę maszyny. Jest jednym ze źródeł pulsacji momentu elektromagnetycznego oraz dodatkowym źródłem drgań oraz hałasu pochodzenia magnetycznego. W chwili obecnej szczególna uwagę zwraca się na poziom generowanego hałasu poprzez maszyny elektryczne już w trakcie ich projektowania. Wymaga to odmiennego niż dotychczas podejścia do zagadnienia procesu projektowania. Dotychczasowy proces projektowania maszyny musi zostać uzupełniony o zaawansowaną analizę strukturalną maszyny. Jako dane wejściowe do analizy strukturalnej wykorzystuje się wyniki z analizy elektromagnetycznej [7-8]. Obliczenia wykonuje się z wykorzystaniem metod numerycznych (FEM). Odpowiedni dobór wymiarów geometrycznych ma dość istotny wpływ na wartość wytwarzanego momentu elektromagnetycznego oraz wartość momentu zaczepowego. W artykule dokonano analizy wpływu zmiany wybrany wybranych wymiarów geometrycznych na wartość średnią wytwarzanego momentu elektromagnetycznego, kształt momentu zaczepowego silnika BLDC. Dodatkowo przeprowadzono analizę deformacji stojana wywołanej siłami (Maxwella) naciągu magnetycznego poprzez obserwację przemieszczania się wybranych punktów stojana.
Prediction of acoustic noise radiated by electric motors is nowadays important both for machine manufacturers and users. This paper describes an engineering approach to prediction of noise of magnetic origin produced by permanent magnet (PM) brushless motors. The sound power level (SWL) is calculated on the basis of magnetic field analysis in the air gap, radial forces, natural frequencies of the stator-frame system and radiation efficiency coefficient. Accuracy problems encountered in the analytical and numerical noise prediction have been discussed.
PL
Obliczenia hałasu akustycznego generowanego przez silniki elektryczne są obecnie ważnym zagadnieniem zarówno dla producentów jak i użytkowników maszyn elektrycznych. W artykule przedstawiono podejście inżynierskie do obliczeń hałasu wywołanego polem magnetycznym w silnikach bezszczotkowych o magnesach trwałych. Poziom mocy akustycznej (PMA) jest obliczany na podstawie analizy pola magnetycznego w szczelinie powietrznej, sił promieniowych, częstotliwości naturalnych układu stojan-obudowa oraz współczynnika wypromieniowania dźwięku. Przedmiotem dyskusji są zagadnienia dokładności obliczeń na podstawie metod analitycznych oraz numerycznych.
Artykuł przedstawia, w formie syntetycznej, przegląd tematyki prac naukowo–badawczych prowadzonych w Zakładzie Maszyn Elektrycznych podczas ostatnich blisko 10 lat.
EN
The paper presents in a concise form a survey of research works carried in the Chair of Electrical Machines since 1966.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.