Blogue sobre Os codificadores AS5147 melhoram o desempenho do motor BLDC por meio do alinhamento preciso do rotor

Os motores BLDC, especialmente PMSMs, contam com ângulos precisos do campo magnético do rotor para desempenho ideal. Isto garante que o campo magnético do estator mantenha um ângulo ideal (normalmente 90 graus elétricos) com o campo do rotor, maximizando o torque. No entanto, codificadores magnéticos como o AS5147 medem a posição absoluta do ímã do rotor, não o ângulo elétrico exigido pelos algoritmos de acionamento. Esta discrepância introduz um “deslocamento” fixo entre a leitura física do codificador e o ângulo magnético do rotor.

Se não for corrigido, esse deslocamento atua como um “erro de translação”, fazendo com que o campo magnético do estator fique desalinhado com o ângulo pretendido. O resultado? Desempenho do motor abaixo do ideal, especialmente em sistemas de malha aberta sem realimentação de corrente. Embora alguns possam considerar esse deslocamento insignificante, ele é fundamental para unidades de alto desempenho.

Ajustar manualmente o deslocamento muitas vezes parece tatear no escuro. O offset pode variar de acordo com cada motor ou até mesmo com alterações na sequência do cabo de alimentação, tornando-se algumas vezes instável. Os métodos tradicionais, como travar o motor para alinhar os campos, revelam-se inadequados devido às complexidades mecânicas. Abaixo, descrevemos uma solução estruturada para eliminar suposições.

Antes de endereçar o offset, verifique se o motor responde corretamente aos comandos. Sequenciamento de fase incorreto ou conexões invertidas podem causar comportamento errático. Siga estas etapas:

1. Teste de conexão e sem carga:Conecte o motor ao inversor (ordem das fases irrelevante) e certifique-se de que o rotor gire livremente.
2. Teste de rotação em baixa velocidade:Execute um programa gerando um campo rotativo do estator (por exemplo, via SVM com um ângulo crescente).
3. Verificação de direção:Observe a rotação do rotor. Se girar na direção oposta à esperada, existe um erro de fase.
4. Correção:Troque os ciclos de trabalho PWM para quaisquer duas fases (por exemplo, A e B) para reverter a rotação do campo do estator.
5. Salvar configuração:Armazene a sequência de fases correta em memória não volátil (por exemplo, Flash) para uso futuro.

Com a sequência de fases corrigida, meça o deslocamento usando um destes métodos:

1. Aplicar campo de ângulo zero:Produza um vetor de tensão SVM de ângulo zero (alinhado com o eixo a) em uma amplitude moderada - o suficiente para resistir à rotação manual, mas evitar danos ao motor.
2. Leia o codificador:A leitura do AS5147 neste estágio aproxima o deslocamento entre o campo do rotor e o eixo a.
3. Nota de erro:O atrito mecânico pode introduzir pequenas imprecisões, mas fornece uma estimativa inicial confiável.

Esta abordagem calcula a média das medições de varreduras opostas para cancelar erros induzidos por atrito.

1. Varredura direta:Execute uma rampa angular SVM em uma direção. A cada passagem por zero, registre e acumule a leitura do codificador.
2. Média direta:Após vários ciclos, calcule a média (≈ deslocamento + efeito de fricção).
3. Varredura reversa:Repita o processo na direção oposta.
4. Média reversa:Calcule a média (≈ deslocamento – efeito de atrito).
5. Deslocamento Final:Calcule a média dos dois meios para eliminar o viés de atrito.

Com o deslocamento conhecido, refine seu algoritmo de direção:

1. Ângulo verdadeiro do rotor:Subtraia o deslocamento da leitura AS5147 para obter o ângulo magnético do rotor no quadro (a,b,c).
2. Entrada SVM:Para controle de malha aberta, insira o ângulo real ±90° (dependendo da rotação desejada) no SVM para obter uma saída de torque precisa.
3. Ajuste dinâmico (opcional):Ajuste o deslocamento comparando velocidades sob vetores de tensão opostos, garantindo um desempenho equilibrado.

Seguindo essas etapas, você pode resolver sistematicamente os problemas de deslocamento do codificador, obtendo uma operação mais suave e eficiente do motor BLDC. Diga adeus à depuração por tentativa e erro e abrace a era do controle de precisão.