直流无刷电机( 三 )

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图二当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令(command)与hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软体运算)再来决定由下一组(ah、bl或ah、cl或bh、cl或……)开关导通，以及导通时间长短。速度不够则开长，速度过头则减短，此部分工作就由pwm来完成。pwm是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的pwm才是要达到较精準速度控制的核心。高转速的速度控制必须考虑到系统的clock 解析度是否足以掌握处理软体指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号解析度增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且回响良好，p.i.d.控制的恰当与否也无法忽视。之前提到直流无刷电机是闭迴路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差(error) 。知道了误差自然就要补偿，方式有传统的工程控制如p.i.d.控制。但控制的状态及环境其实是複杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网路也将被纳入成为智慧型型p.i.d.控制的重要理论。PID控制一般PID控制如下：

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Kp 控制(比例控制) ：输出与输入误差讯号成正比关係，即将误差固定比例修正，但系统会有稳态误差。Ti 控制(积分控制) ：当系统进入稳态有稳态误差时，将误差取时间的积分，即便误差很小也能随时间增加而加大，使稳态误差减小直到为零。Td 控制(微分控制)：当系统在克服误差时，其变化总是落后于误差变化，表示系统存在较大惯性组件或(且)有滞后组件。微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头。保护措施对于驱动器还要有保护措施，当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率电晶体烧毁。为了保护因电流超过规格而破坏驱动器，一般会以加大功率电晶体耐电流或加电流sensor做为保护。其次当电机负载不小的时候，在停止转动时由电机端回送至驱动器的能量及过电压都将危及驱动器，这可配合过电压保护电路加上回生能量消散电路来防治。其它尚有hall-sensor正常与否判定也会影响pwm控制的正确性，这可由控制部判断并适时警告即可。注意事项选型无刷直流电机选型时需参考的主要参数有以下几点：最大扭矩：可以通过将负载扭矩、转动惯量和摩擦力相加得到，另外，还有一些额外的因素影响最大扭矩如气隙空气的阻力等。平方模扭矩：可以近似的认为是实际套用需要的持续输出扭矩，由许多因素决定：最大扭矩、负载扭矩、转动惯量、加速、减速及运行时间等。转速：这是有套用需求的转速，可以根据电机的转速梯形曲线来确定电机的转速需求，通常计算时要留有10%的余量。维护（1）在拆卸前，要用压缩空气吹净电机表面灰尘，并将表面污垢擦拭乾净。（2）选择电机解体的工作地点，清理现场环境。（3）熟悉电机结构特点和检修技术要求。（4）準备好解体所需工具（包括专用工具）和设备。（5）为了进一步了解电机运行中的缺陷，有条件时可在拆卸前做一次检查试验。为此，将电机带上负载试转，详细检查电机各部分温度、声音、振动等情况，并测试电压、电流、转速等，然后再断开负载，单独做一次空载检查试验，测出空载电流和空载损耗，做好记录。（6）切断电源，拆除电机外部接线，做好记录。（7）选用合适电压的兆欧表测试电机绝缘电阻。为了跟上次检修时所测的绝缘电阻值相比较以判断电机绝缘变化趋势和绝缘状态，应将不同温度下测出的绝缘电阻值换算到同一温度，一般换算至75℃ 。（8）测试吸收比K 。当吸收比大于1.33时，表明电机绝缘不曾受潮或受潮程度不严重。为了跟以前数据进行比较，同样要将任意温度下测得的吸收比换算到同一温度。