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直流無刷電機(jī)應(yīng)用必須對電流進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。對于直流無刷電機(jī)，電流信息可用來確定負(fù)載條件的變化或用來限制啟動(dòng)和失速電流。
即使僅用于限制電流，無刷驅(qū)動(dòng)器中的感應(yīng)電流也是必不可少的。如果要在整個(gè)工作范圍內(nèi)優(yōu)化性能和穩(wěn)定性，則必須使電流讀數(shù)保持一致。開關(guān)三相電橋的方法有很多，這使電流檢測變得復(fù)雜。并非總是很明顯，電流會(huì)以哪種方式流過電橋，特別是在考慮各種制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)模式時(shí)。
低電流驅(qū)動(dòng)器最簡單，最常見的格式是在公共負(fù)返回線上放置一個(gè)分流器，
對于模擬無刷驅(qū)動(dòng)器中的單側(cè)開關(guān)，此格式非常不令人滿意，因?yàn)槠骄至麟娏鞑皇瞧骄鶡o刷電機(jī)電流。橋內(nèi)有一個(gè)不通過分流電阻器的飛輪電流。需要檢測峰值電流，但這會(huì)立即引入噪聲問題。
單側(cè)開關(guān)的電橋電流：
使用數(shù)字無刷驅(qū)動(dòng)器，可以在相關(guān)階段的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)對分流電流進(jìn)行采樣，但這并不是沒有問題的。相之間接近換相時(shí)，可用于檢測電流的時(shí)間非常短，因?yàn)榈退傧碌恼伎毡群芏獭榱诉M(jìn)一步加劇該問題，并聯(lián)電流具有許多高頻成分，必須通過具有非常高的壓擺率的放大器（可能約為20V / μs的量級）來感測。
PWM對單路并聯(lián)電流檢測的影響：
如果采用動(dòng)態(tài)制動(dòng)，則分流器可能看不到任何電流，因此電橋容易損壞。較低的FET腳將需要定期導(dǎo)通，以便可以在分流器中采樣電流。
動(dòng)態(tài)制動(dòng)電流：
如果需要在沒有特定制動(dòng)模式的情況下對制動(dòng)進(jìn)行良好的控制，則可以避免進(jìn)行雙面開關(guān)。對于零電壓驅(qū)動(dòng)，需要50％PWM。這確實(shí)意味著要花更多時(shí)間在低速而不是高速下測量電流。分流器在每個(gè)PWM周期看到電流反向。
雙面開關(guān)：
具有低電感電機(jī)的雙面開關(guān)的可能缺點(diǎn)是紋波電流可能很高，這會(huì)增加FET中的開關(guān)損耗以及電機(jī)和分流器中的I2R損耗。
這次關(guān)于正弦換向還有進(jìn)一步的復(fù)雜化。使用梯形換向時(shí)，橋的任一時(shí)刻都只有兩個(gè)支路被切換，但是當(dāng)我們轉(zhuǎn)向正弦換向時(shí)，所有三個(gè)支路同時(shí)被切換。在圖6中，我們可以看到單個(gè)分流器將看到C相的電流，但該分流器將不會(huì)指示A相或B相電流。這僅意味著單個(gè)分流器不適用于正弦換向。
僅單路并聯(lián)準(zhǔn)確指示C相電流：
為了克服這個(gè)問題，可以使用兩個(gè)分流器，但這仍然不能解決由于PWM比率低而引起的檢測誤差問題，或者沒有檢測到動(dòng)態(tài)制動(dòng)電流或循環(huán)電流的問題。為此，我們現(xiàn)在將研究典型無刷驅(qū)動(dòng)器中實(shí)際測得的并聯(lián)電流與電樞電流之間的差異。
所研究的系統(tǒng)是一種改進(jìn)的梯形驅(qū)動(dòng)器，具有如圖7所示的配置有3個(gè)分流器的雙面開關(guān)。增加了一個(gè)霍爾電流傳感器，以測量實(shí)際電樞電流。
三并聯(lián)無刷驅(qū)動(dòng)器：
然后可以比較來自分流器和電流傳感器的電流讀數(shù)。
相電流波形觀察結(jié)果：
分流電流是電樞電流的整流形式。對于相同的電流，傳感器輸出的描繪幅度比并聯(lián)輸出大50％。
在這種驅(qū)動(dòng)中，并聯(lián)電流和真實(shí)電樞電流之間存在相當(dāng)大的周期性差異。在電流峰值時(shí)，該關(guān)系或多或少是一致的，但是當(dāng)電流接近零且上升時(shí)，一致性很差。電流下降時(shí)沒有一致性。出現(xiàn)不一致的原因是，電橋內(nèi)有循環(huán)電流不像正弦換向那樣通過并聯(lián)或重疊電流。
如果我們放大時(shí)基不一致，則會(huì)進(jìn)一步描述。同樣，在電流上升期間，分流電流與電樞電流之間存在合理的關(guān)系，但是在換相點(diǎn)，分流電流立即降至零，然后在電樞電流逐漸下降的同時(shí)又開始上升。由于存在電感，電樞電流無法立即改變。極有可能是感應(yīng)電流沒有通過特定的分流器引起差異。
電樞電流接近于零，但并聯(lián)電流卻不為零。在換向點(diǎn)，兩個(gè)電流均為零，這是正確的，但分流電流迅速上升，而電樞電流卻不然。
顯然，我們可以得出結(jié)論，在負(fù)線中使用分流器是許多無刷驅(qū)動(dòng)器中測量電流的非常差的方法。三相電橋中的電流顯然非常復(fù)雜，尤其是當(dāng)考慮多種操作模式時(shí)，包括動(dòng)態(tài)制動(dòng)，再生制動(dòng)，正向和反向驅(qū)動(dòng)以及FET支路開關(guān)選項(xiàng)。
電流測量不正確的癥狀可能是電動(dòng)機(jī)振動(dòng)和/或與負(fù)載有關(guān)的不穩(wěn)定性。應(yīng)對這種不穩(wěn)定性可能意味著額外的阻尼，這通常會(huì)導(dǎo)致較差的瞬態(tài)響應(yīng)。
一種替代方法是使用分流器來測量相電流，但這立即帶來了挑戰(zhàn)，即在分流器上存在很大的共模電壓擺幅，這需要非常精密的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)和精密放大器。同樣，當(dāng)電流大于約30安培時(shí)，分流器中的熱量也開始成為問題。
以上就是無刷驅(qū)動(dòng)器中感應(yīng)電流分析的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助！東莞東昊電機(jī)有限公司專注于全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，致力于高性能，高品質(zhì)直流無刷電機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及無刷驅(qū)動(dòng)器的研發(fā)生產(chǎn)，是國內(nèi)領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。