{"id":6738,"date":"2024-02-16T08:51:04","date_gmt":"2024-02-16T08:51:04","guid":{"rendered":"https:\/\/faradyi.com\/?p=6738"},"modified":"2024-02-16T08:54:46","modified_gmt":"2024-02-16T08:54:46","slug":"analyse-de-lestimation-de-la-position-des-moteurs-a-courant-continu-sans-balais","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/faradyi.com\/fr\/analysis-of-position-estimation-for-brushless-dc-motors\/","title":{"rendered":"Analyse de l'estimation de position pour les moteurs \u00e0 courant continu sans balais"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

<\/p>\n

Placer les capteurs Hall d'un moteur \u00e0 courant continu sans balais en face de la roue magn\u00e9tique form\u00e9e par l'arbre ou l'extension du rotor peut d\u00e9tecter la position du rotor. Cependant, cela ne fournit que suffisamment de signaux de commutation, ce qui signifie pour un moteur triphas\u00e9 sans balais six signaux par cycle \u00e9lectrique. Ces impulsions moins discr\u00e8tes sont inad\u00e9quates pour les applications hautes performances. Les codeurs optiques et les transformateurs rotatifs peuvent offrir des signaux de position du rotor haute r\u00e9solution, mais ils sont relativement co\u00fbteux et n\u00e9cessitent une pr\u00e9paration d'installation importante. En raison des co\u00fbts et des contraintes de fabrication, ils doivent \u00eatre omis dans les applications \u00e0 grande \u00e9chelle. De nombreuses m\u00e9thodes peuvent estimer les signaux de commutation, r\u00e9sum\u00e9es bri\u00e8vement ci-dessous\u00a0:<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

(1) Estimation \u00e0 l\u2019aide du mod\u00e8le de moteur \u00e0 courant continu sans balai\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

En utilisant le courant et la tension externes ainsi que les param\u00e8tres du moteur tels que la r\u00e9sistance, l'inductance et l'inductance mutuelle, la force \u00e9lectromotrice induite peut \u00eatre obtenue \u00e0 partir du mod\u00e8le d'un moteur \u00e0 courant continu sans balais. L'avantage de cette m\u00e9thode est l'extraction de signaux isol\u00e9s puisque les entr\u00e9es de courant et de tension sont des signaux intrins\u00e8quement isol\u00e9s. Les variations de la tension du bus CC peuvent \u00eatre estim\u00e9es \u00e0 partir des param\u00e8tres du filtre du bus CC et du courant du bus CC. La sensibilit\u00e9 des param\u00e8tres, en particulier la r\u00e9sistance du stator, peut introduire des erreurs dans l'estimation de la force \u00e9lectromotrice induite, conduisant \u00e0 des signaux de commutation impr\u00e9cis vers l'onduleur.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

(2) Force \u00e9lectromotrice induite par les bobines de d\u00e9tection\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

L'installation de bobines de d\u00e9tection dans un moteur \u00e0 courant continu sans balais est rentable pour obtenir des signaux de force contre-\u00e9lectromotrice induite. L'avantage r\u00e9side dans des signaux relativement complets, une insensibilit\u00e9 aux param\u00e8tres et une isolation \u00e9lectrique. Cependant, les inconv\u00e9nients incluent les processus de fabrication et le c\u00e2blage suppl\u00e9mentaire du moteur \u00e0 courant continu sans balais. Par exemple, il ne convient pas \u00e0 l'entra\u00eenement des moteurs de compresseurs de r\u00e9frig\u00e9rateurs en raison des exigences d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

(3) Utilisation de phases hors tension pour obtenir des CEM en retour\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Une m\u00e9thode courante pour obtenir des informations de position consiste \u00e0 surveiller la force contre-\u00e9lectromotrice induite de l'enroulement de phase du moteur lorsque l'enroulement de phase est hors tension. Notez qu'\u00e0 un moment donn\u00e9, seules deux phases du moteur \u00e0 courant continu sans balais sont conductrices, laissant une phase hors tension pendant 3,331 TP3T du temps. Pendant cette p\u00e9riode, une force contre-\u00e9lectromotrice induite appara\u00eet dans les enroulements du moteur, qui peut \u00eatre d\u00e9tect\u00e9e. La polarit\u00e9 de la force contre-\u00e9lectromotrice induite d\u00e9termine la polarit\u00e9 appropri\u00e9e du courant inject\u00e9 dans le moteur \u00e0 courant continu sans balais. Pour \u00e9viter d'attendre que la force contre-\u00e9lectromotrice induite atteigne une r\u00e9gion stable pour alimenter une phase du moteur, une valeur sp\u00e9ciale est obtenue \u00e0 partir de la force contre-\u00e9lectromotrice induite, correspondant \u00e0 30\u00b0 du moment de passage \u00e0 z\u00e9ro. La sortie de l'int\u00e9grateur correspond \u00e0 30\u00b0 du passage \u00e0 z\u00e9ro positif, appel\u00e9 seuil utilis\u00e9 pour alimenter une phase.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

En supposant une forme d'onde trap\u00e9zo\u00efdale de la force contre-\u00e9lectromotrice induite, lorsque la vitesse \u00e9lectrique du rotor est Wb, son pic est EP. La pente de la partie ascendante de la force contre-\u00e9lectromotrice induite \u00e0 n'importe quelle vitesse peut \u00eatre donn\u00e9e par le rapport de la tension de cr\u00eate \u00e0 cette vitesse \u00e0 l'intervalle de temps correspondant \u00e0 30\u00b0 d'angle \u00e9lectrique.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Bien que les tensions de sortie des capteurs diff\u00e8rent, il peut \u00eatre d\u00e9montr\u00e9 que cet algorithme est \u00e9galement applicable aux moteurs sans balais \u00e0 force contre-\u00e9lectromotrice sinuso\u00efdale. Notez que la tension de sortie du capteur est constante et ind\u00e9pendante des param\u00e8tres du moteur sans balais, son amplitude \u00e9tant \u00e9gale \u00e0 n'importe quelle vitesse. Le seul inconv\u00e9nient possible de la tension de sortie du capteur est d\u00fb aux caract\u00e9ristiques de temp\u00e9rature de l'aimant permanent du rotor, qui diminuent le flux magn\u00e9tique du rotor, entra\u00eenant une diminution de la valeur maximale de la force contre-\u00e9lectromotrice induite. Cela peut introduire des erreurs telles que l'excitation peut ne pas se produire exactement comme n\u00e9cessaire \u00e0 30\u00b0 de l'angle \u00e9lectrique de passage \u00e0 z\u00e9ro. Sans mesures d'\u00e9talonnage suppl\u00e9mentaires, les moteurs \u00e0 courant continu sans balais risquent de ne pas \u00eatre utilis\u00e9s de mani\u00e8re optimale.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

(4) Troisi\u00e8me harmonique de la force contre-\u00e9lectromotrice\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Une m\u00e9thode alternative consiste \u00e0 d\u00e9tecter la 3\u00e8me harmonique de la force contre-\u00e9lectromotrice induite dans les enroulements du moteur et \u00e0 l'utiliser pour g\u00e9n\u00e9rer des signaux de commande. Un syst\u00e8me triphas\u00e9 \u00e0 quatre fils connect\u00e9 en \u00e9toile permet de collecter la 3\u00e8me harmonique de la force contre-\u00e9lectromotrice induite et peut \u00eatre mesur\u00e9 \u00e0 peu de frais \u00e0 l'aide de quatre r\u00e9sistances.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

(5) M\u00e9thodes de contr\u00f4le bas\u00e9es sur l'IA\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Les contr\u00f4leurs intelligents tels que les r\u00e9seaux neuronaux ou les contr\u00f4leurs flous peuvent extraire la position du rotor ou la position de commutation \u00e0 partir de variables du moteur \u00e0 courant continu sans balais telles que le courant et le flux magn\u00e9tique. Ils extraient simplement des informations de r\u00e9troaction \u00e0 partir de variables contenant potentiellement des informations sur la position du rotor ou des conditions de commutation. Ces technologies sont adaptatives, permettant une optimisation continue gr\u00e2ce \u00e0 un auto-apprentissage au fil du temps. Avec la vitesse croissante des processeurs actuels, la programmation de contr\u00f4leurs pour des applications pratiques devient plus r\u00e9alisable. L\u2019inconv\u00e9nient majeur de ces contr\u00f4leurs est que les contr\u00f4leurs de r\u00e9seaux neuronaux n\u00e9cessitent un pr\u00e9-apprentissage avant de fonctionner. Ils peuvent fournir des fonctionnalit\u00e9s d\u2019auto-apprentissage hors ligne.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Toutes les m\u00e9thodes reposant sur la force contre-\u00e9lectromotrice induite pr\u00e9sentent l'inconv\u00e9nient que les informations de position ne peuvent pas \u00eatre obtenues \u00e0 l'arr\u00eat puisqu'il n'y a pas de force contre-\u00e9lectromotrice induite lorsque la vitesse est nulle. M\u00eame \u00e0 tr\u00e8s basse vitesse, la force contre-\u00e9lectromotrice induite peut ne pas \u00eatre facilement d\u00e9tect\u00e9e. Par cons\u00e9quent, pour d\u00e9marrer avec succ\u00e8s un moteur \u00e0 courant continu sans balais \u00e0 une certaine vitesse et g\u00e9n\u00e9rer de mani\u00e8re fiable des informations de position \u00e0 cette vitesse \u00e0 l'aide de m\u00e9thodes de force contre-\u00e9lectromotrice induite, une m\u00e9thode permettant de g\u00e9n\u00e9rer des signaux de commande \u00e0 vitesse nulle et \u00e0 proximit\u00e9 doit \u00eatre incluse. Ainsi, un processus de d\u00e9marrage est requis lorsqu'un moteur \u00e0 courant continu sans balais est \u00e0 l'arr\u00eat. Ce processus peut comprendre deux \u00e9tapes, d\u00e9taill\u00e9es ci-dessous\u00a0:<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

\u00c9tape 1:<\/strong> Mettez sous tension une phase ou deux phases et le rotor peut s'aligner sur une position pr\u00e9d\u00e9termin\u00e9e du rotor. De cette fa\u00e7on, la position initiale est connue et des signaux de commande de d\u00e9marrage corrects peuvent \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9s. Jusqu'\u00e0 ce que le rotor commence \u00e0 se d\u00e9placer \u00e0 des vitesses inf\u00e9rieures, la force contre-\u00e9lectromotrice induite est tr\u00e8s faible et elle ne peut pas \u00eatre utilis\u00e9e pour g\u00e9n\u00e9rer des impulsions de commutation jusqu'\u00e0 ce que le rotor atteigne une certaine vitesse, ce qui n\u00e9cessite la deuxi\u00e8me \u00e9tape pour terminer le processus de d\u00e9marrage.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

\u00c9tape 2:<\/strong> Une fois que le rotor commence \u00e0 bouger, l'enroulement de phase du stator sera aliment\u00e9 avec une fr\u00e9quence qui varie lentement pour maintenir le courant du stator constant. Le taux de changement de fr\u00e9quence reste faible pour maintenir la synchronicit\u00e9, et si la charge est connue, elle peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9e de mani\u00e8re appropri\u00e9e. Si elle est inconnue, la fr\u00e9quence du stator sera exp\u00e9riment\u00e9e \u00e0 plusieurs reprises jusqu'\u00e0 ce qu'elle atteigne une vitesse minimale \u00e0 laquelle l'amplitude de la force contre-\u00e9lectromotrice induite est suffisante pour le contr\u00f4le. Cela constitue la deuxi\u00e8me \u00e9tape du processus de d\u00e9marrage. Le probl\u00e8me de cette m\u00e9thode est son manque de pr\u00e9cision, car une certaine instabilit\u00e9 et vibration peuvent \u00eatre ressenties pendant le processus de d\u00e9marrage, ce qui peut ne pas \u00eatre significatif dans de nombreuses applications. Dans de nombreux cas, la premi\u00e8re \u00e9tape peut \u00eatre ignor\u00e9e et seule la deuxi\u00e8me \u00e9tape est utilis\u00e9e pour d\u00e9marrer le moteur \u00e0 courant continu sans balais.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Solutions de microcontr\u00f4leurs\u00a0:<\/strong><\/h5>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

Il existe de nombreuses solutions de microcontr\u00f4leurs disponibles sur le march\u00e9 pour contr\u00f4ler les moteurs \u00e0 courant continu sans balais, notamment des strat\u00e9gies de fonctionnement avec et sans capteur, y compris le d\u00e9marrage. Ils sont tr\u00e8s populaires dans la plage basse tension de 12 \u00e0 48 V, couvrant un large \u00e9ventail d'applications. Lorsque l'on envisage des entra\u00eenements de moteur sans balais pour les gammes haute tension, il faut faire preuve de prudence car le bruit des interrupteurs devient important et des m\u00e9thodes de contr\u00f4le robustes sont n\u00e9cessaires dans de tels environnements. Dans la gamme haute tension, les produits de contr\u00f4le conventionnels sont principalement contr\u00f4l\u00e9s par des signaux num\u00e9riques ou d'autres formes de contr\u00f4le par microprocesseur.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/p>\n

L'utilisation de la saillance des p\u00f4les pour les moteurs synchrones \u00e0 aimants permanents, l'utilisation de l'injection de signal pour trouver l'inductance est une autre technique permettant de trouver la position du rotor, qui doit \u00eatre discut\u00e9e dans l'application des moteurs \u00e0 courant continu sans balais. Il n'offre pas beaucoup d'aide pour les moteurs \u00e0 courant continu sans balais, sans diff\u00e9rence claire entre les moteurs \u00e0 aimant permanent mont\u00e9s en surface et int\u00e9rieurs. Notez que le signal<\/p>\n

<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
Collection de moteurs \u00e0 courant continu sans balais Faradyi<\/a><\/h5>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t