Đồ án Động cơ 1 chiều không chổi than và phương pháp điều khiển không cảm biến sử dụng suất điện động của động cơ này (BLDC)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG

-------------------------------

ISO 9001:2015

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH : ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên

: Đào Trọng Đại

Giảng viên hướng dẫn : GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn

HẢI PHÒNG – 2020

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG

-----------------------------------

ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU

KHIỂN KHÔNG CẢM BIẾN SỬ DỤNG SĐĐ CỦA ĐỘNG CƠ NÀY

(BLDC)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên

: Đào Trọng Đại

Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH.Thân Ngọc Hoàn

HẢI PHÒNG – 2020

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ HẢI PHÒNG

--------------------------------------

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên: Đào Trọng Đại

Lớp : DC2001

Ngành : Điện tự động công nghiệp

Mã SV: 1612102013

Tên đề tài: Động cơ 1 chiều không chổi than và phương pháp điều khiển

không cảm biến sử dụng sđđ của động cơ này (BLDC)

3

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt

nghiệp

……………………………………………………………………………

2. Các tài liệu, số liệu cần thiết

…………………………………………………………………………

3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp

……………………………………………………………………………

4

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên

Học hàm, học vị

: Thân Ngọc Hoàn

: GS.TSKH

Cơ quan công tác : Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng

Nội dung hướng dẫn: Toàn bộ đề tài

Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 30 tháng 03 năm 2020

Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 30 tháng 06 năm 2020

Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN

Đã giao nhiệm vụ ĐTTN

Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên

Hải Phòng, ngày tháng năm 2020

HIỆU TRƯỞNG

5

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP

Họ và tên giảng viên: Thân Ngọc Hoàn

Đơn vị công tác:

Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng

Họ Và Tên Sinh Viên: Đào Trọng Đại

Chuyên Ngành:

Điện tự động công nghiệp

Đông cơ 1 chiều không chổi than và phương pháp điều khiển

không cảm biến sử dụng sđđ của động cơ này (BLDC)

Đề tài tốt nghiệp:

1.Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp

Có tinh thần học tập trong qúa trình làm đồ án tốt nghiệp

2.Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề

ra trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số

liệu…)

Đây là nội dung tham khảo và tìm hiểu về máy điện một chiều không chổi than

từ những tài iệu đã công bố. Sinh viên đã tìm hiểu được loại động cơ này tuy

nhiên cách trình bày nhiều đoạn chưa hoạn thiện đọc còn chưa hiểu do dùng từ

chưa chính xác do chuyển từ tiếng anh sang

3.Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp

x

Được bảo vệ

Không được bảo vệ

Điểm hướng dẫn

Hải Phòng, ngày…. tháng ….năm 2020.

Giảng viên hướng dẫn

GS.TSKH Thân ngọc Hoàn

6

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN

Họ và tên giảng viên: GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn.

Đơn vị công tác: Trường Đại học Quản lý và công nghệ Hải Phòng

Họ và tên sinh viên: Đào Trọng Đại

Chuyên ngành: Điện tự động công nghiệp

Đề tài tốt nghiệp: Đông cơ 1 chiều không chổi than và phương pháp điều khiển

không cảm biến sử dụng sđđ của động cơ này (BLDC)

1. Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện

.............................................................................................................................

2. Những mặt còn hạn chế

.................................................................................................................................

.........................................................................................................................

.............................................................................................................................

3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện

Được bảo vệ

Không được bảo vệ

Điểm hướng dẫn

Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2020

Giảng viên chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

7

MỤC LỤC

L ờ i m ở đầ u ............................................................................................................ 8

GI Ớ I THI Ệ U........................................................................................................ 13

1.1. M Ở ĐẦ U...................................................................................................... 13

1.2. ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI THAN (BDLC) VÀ TRUYỀN ĐỘNG CÓ

C Ả M BI Ế N.......................................................................................................... 15

Chương 2. PHÁT HIỆ N EMF TR Ự C TI Ế P CHO TRUY ỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ

BLDC KHÔNG CẢ M BI Ế N .............................................................................. 21

2.1. CÁC CHƯƠNG TRÌNH PHÁT HIỆ N EMF TR Ở L ẠI THÔNG THƯỜ NG

............................................................................................................................. 21

2.2. ĐỀ XU ẤT PHÁT HIỆ N TR Ự C TI Ế P EMF................................................ 24

2.3. TRI Ể N KHAI PH Ầ N C Ứ NG C ỦA PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆ N EMF

ĐƯỢC ĐỀ XU Ấ T ............................................................................................... 31

2.4.CÁC DẠNG SÓNG THÍ NGHIỆM CƠ BẢ N ............................................. 34

2.5. M Ộ T S Ố Ứ NG D ỤNG VÍ DỤ : BƠM NHIÊN LIỆ U ................................ 39

2.6. K Ế T LU Ậ N .................................................................................................. 40

Chương 3. M Ạ CH C Ả I TI ẾN PHÁT HIỆ N EMF TR Ự C TI Ế P S Ứ C PH Ả N

ĐIỆN ĐỘ NG....................................................................................................... 44

3.1 .QUAY L ẠI PHÁT HIỆ N EMF TRONG TH Ờ I GIAN PWM .................... 44

3.2. M Ạ CH C Ả I TI ẾN CHO CÁC Ứ NG D Ụ NG T ỐC ĐỘ TH ẤP/ ĐIỆN ÁP

TH Ấ P................................................................................................................... 45

3.2.1. Không đố i x ứ ng c ủa tín hiệ u EMF............................................................ 45

3.2.2. M ạ ch c ả i thi ệ n hi ện EMF cho các ứ ng d ụ ng t ốc độ th ấ p.......................... 48

3.2.2.1. PMW bù ................................................................................................. 48

3.2.2.2. M ạ ch ti ền điều hòa để điề u ch ỉnh tín hiệu EMF không đố i x ứ ng ......... 50

3.3. M Ạ CH C Ả I TI ẾN CHO CÁC Ứ NG D ỤNG ĐIỆN ÁP CAO .................... 53

3.4. K Ế T LU Ậ N .................................................................................................. 57

8

Chương 4. KH ỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ VỚI SƠ ĐỒ KHÔNG CẢ M BI ẾN VÀ

NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI .............................................................. 58

4.1. GI Ớ I THI Ệ U ................................................................................................ 58

4.2. THI Ế T L Ậ P TH Ử NGHI Ệ M ....................................................................... 58

4.3. TH Ủ T ỤC ĐIỀ U CH Ỉ NH KH ỞI ĐỘ NG..................................................... 59

4.4. K Ế T LU Ậ N .................................................................................................. 63

4.5. NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LA I ....................................................... 64

K ế t lu ậ n ............................................................................................................... 66

9

Lời mở đầu

Ngày nay, thế giới đang chứng kiến sự thay đổi to lớn của nền sản xuất

công nghiệp do việc áp dụng những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học

công nghệ. Cùng với sự thay đổi của nền sản xuất công nghiệp, ngành khoa học

công nghệ về tự động hoá cũng có những bước phát triển vượt bậc và trở thành

ngành mũi nhọn của thế giới.

Các hệ thống tự động hoá sử dụng động cơ điện truyền thống thường được

thiết kế với những phần tử tương tự tương đối rẻ tiền. Điểm yếu của các hệ

thống tương tự là chúng nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ và tuổi thọ của

các thành phần. Một nhược điểm nữa của các hệ thống này là khó mở rộng và

nâng cấp. Các cấu trúc điều khiển số khắc phục được tất cả những nhược điểm

của các cấu trúc truyền động tương tự và bằng cách sử dụng các bộ xử lý có thể

lập trình được việc nâng cấp trở nên rất dễ dàng do được thực hiện bằng phần

mềm. Các bộ xử lý tín hiệu số tốc độ cao cho phép chúng ta thực hiện được

những bài toán điều khiển số yêu cầu độ phân giải cao, tốc độ và khối lượng tính

toán lớn chẳng hạn như các bài toán điều khiển thời gian thực. Ngoài ra, chúng

còn cho phép tối thiểu hoá các thời gian trễ trong mạch vòng điều khiển. Những

điều khiển hiệu suất cao này còn cho phép giảm được dao động momen, giảm

đáng kể tổn thất công suất như tổn thất công suất do các điều hoà bậc cao gây ra

trong rotor. Các dạng sóng liên tục cho phép tối ưu hoá các phần tử công suất và

các bộ lọc đầu vào.

Những tiến bộ gần đây trong ngành Vật liệu từ (Nam châm vĩnh cửu),

ngành điện tử công suất, trong chế tạo các bộ xử lý tín hiệu số tốc độ cao, kỹ

thuật điều khiển hiện đại đã ảnh hưởng đáng kể đến việc mở rộng ứng dụng của

các hệ truyền động động cơ một chiều không chổi than kích thích vĩnh cửu

nhằm đáp ứng nhu cầu về sản xuất hàng hoá, thiết bị, các bộ xử lý của thị trường

cạnh tranh khắp thế giới.

10

Động cơ một chiều không chổi than là loại động cơ có rất nhiều ưu điểm

nên gần đây đã được chú ý nghiên cứu và đưa vào sử dụng rộng rãi nhất là trong

các hệ thống tự động có yêu cầu cao về độ tin cậy trong các điều kiện làm việc

đặc biệt: môi trường chân không, nhiệt độ thay đổi, va đập mạnh, dễ cháy nổ,...

Do không có bộ phận đổi chiều cơ khí sử dụng vành góp, chổi than nên động cơ

này khắc phục được hầu hết các nhược điểm của động cơ một chiều thông

thường. Hiệu suất cao do giảm được tổn thất công suất, không cần bảo dưỡng và

quán tính rotor nhỏ của động cơ một chiều không chổi than đã làm tăng nhu cầu

sử dụng động cơ này trong những ứng dụng rô bốt và servo công suất lớn. Việc

phát minh ra các thiết bị công suất hiện đại như MOSFET, IGBT, GTO và nam

châm vĩnh cửu đất hiếm năng lượng cao đã tăng cường các ứng dụng của động

cơ này trong các truyền động có yêu cầu điều chỉnh tốc độ.

Trong quá trình học tập tại trường Đại Học Quản lý và Công nghệ Hải

Phòng. Với sự giúp đỡ của nhà trường và khoa Điện Dân Dụng và Công Ngiệp

em đã được nhận đề tài tốt nghiệp là “Động cơ một chiều không chổi than và

phương pháp điều khiển không cảm biến sử dụng sđđ của động cơ

này(BLDC)”

Đồ án gồm các nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về động cơ một chiều không chổi than.

Chương 2: Phát hiện EMF trực tiếp cho truyền động động cơ BLDC không cảm

biến

Chương 3: Mạch cải tiến phát hiện trực tiếp sức phản điện động

Chương 4: Tìm hiểu phương pháp điều khiển động cơ với sơ đồ không cảm biến

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Thầy giáo

GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn, cùng với các thầy cô giáo trong khoa đã

giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

11

Em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn.

12

Chương 1.

GIỚI THIỆU

1.1. MỞ ĐẦU

Động cơ không chổi than (BLDC) là động cơ mong muốn cho động cơ

điều khiển công suất nhỏ do hiệu quả cao, hoạt động im lặng, hình thức nhỏ gọn,

độ tin cậy và bảo trì thấp. Tuy nhiên, độ phức tạp điều khiển để điều khiển tốc

độ thay đổi và chi phí cao đã không cho phép sử dụng rộng rãi động cơ dc không

chổi than. Trong thập kỷ qua, việc tiếp tục phát triển công nghệ trong chất bán

dẫn điện, vi xử lý / IC logic, sơ đồ điều khiển tốc độ điều chỉnh (ASDs) và sản

xuất động cơ điện không chổi than nam châm vĩnh cửu đã phát triển cho phép

giải pháp đáng tin cậy, hiệu quả về chi phí cho phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

các ứng dụng.

Thiết bị gia dụng dự kiến sẽ là một trong những thị trường sản phẩm cuối

cùng phát triển nhanh nhất cho người lái xe máy điện tử (EMDs) trong năm năm

tới [1]. Khối lượng thị trường được dự đoán là tốc độ tăng trưởng kép 26% hàng

năm trong năm năm từ 2000 đến 2005 (Xem Hình.1.1). Các thiết bị chính trong

hình bao gồm máy giặt quần áo, máy điều hòa không khí trong phòng, tủ lạnh,

máy hút bụi, máy làm lạnh, v.v ... Máy nước nóng, bơm tản nhiệt nước nóng,

dụng cụ điện, dụng cụ mở cửa nhà để xe và các thiết bị thương mại không được

bao gồm trong các số liệu này. Theo truyền thống, thiết bị gia dụng thường dựa

vào các công nghệ động cơ điện cổ điển lịch sử như cảm ứng xoay chiều một

pha, bao gồm pha tách, khởi động tụ điện, các loại chạy tụ điện và động cơ vạn

năng. Những động cơ cổ điển này thường được vận hành ở tốc độ không đổi

trực tiếp từ nguồn điện xoay chiều chính mà không kể đến hiệu suất . Người tiêu

dùng hiện nay yêu cầu chi phí năng lượng thấp hơn, hiệu suất tốt hơn, giảm

tiếng ồn và nhiều tính năng tiện lợi hơn. Những công nghệ truyền thống không

thể cung cấp các giải pháp này.

Mặt khác, trong năm gần đây, chính phủ Hoa Kỳ đã đề xuất các tiêu chuẩn

13

hiệu quả năng lượng cao hơn mới cho ngành công nghiệp thiết bị. Trong tương

lai gần, những tiêu chuẩn đó sẽ được áp dụng [2]. Những đề xuất này đưa ra

những thách thức và cơ hội mới cho các nhà sản xuất thiết bị.

Đồng thời, ngành công nghiệp ô tô và công nghiệp HVAC cũng sẽ chứng

kiến sự phát triển bùng nổ phía trước đối với hệ thống động cơ điều khiển điện

tử, phần lớn trong số đó sẽ thuộc loại BLDC [3,4]. Ví dụ, hiện nay, bơm nhiên

liệu trong xe hơi được điều khiển bởi một động cơ một chiều có chổi than. Một

động cơ bơm nhiên liệu loại có chổi than được thiết kế để làm việc 6.000 giờ vì

giới hạn tuổi thọ của chổi than. Trong một số phương tiện hạm đội nhất định,

điều này có thể được sử dụng trong vòng chưa đầy 1 năm. Tuổi thọ của động cơ

BLDC thường khoảng 15.000 giờ, kéo dài tuổi thọ của động cơ gần gấp 3 lần.

Đó là trong tình huống tương tự cho quạt điều hòa không khí và quạt làm mát

động cơ.

Người ta hy vọng rằng đòi hỏi hiệu quả cao hơn, hiệu suất tốt hơn sẽ thúc

đẩy các ngành công nghiệp áp dụng ASD với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết. Hệ

thống truyền động động cơ BLDC hiệu quả và chi phí cao sẽ đóng góp lớn cho

quá trình chuyển đổi.

70

60

50

2500

2000

1500

1000

500

các

đơ

n v

ị

30

20

2000 2001 2002 2003 2004 2005

Hình 1. 1: Thị trường toàn cầu cho các chuyền động động cơ điện tử trong

các thiết bị gia dụng.

14

1.2. ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI THAN (BDLC) VÀ TRUYỀN ĐỘNG CÓ

CẢM BIẾN

Động cơ dc không chổi than [5] là một loại động cơ đồng bộ nam châm

vĩnh cửu, có nam châm vĩnh cửu trên rôto và hình dạng hình thang sức phản

điện động. Động cơ BLDC sử dụng nguồn điện một chiều được chuyển sang

cuộn dây pha stato của động cơ bằng các thiết bị đóng ngắt được xác định từ vị

trí rôto. Dòng pha của động cơ BLDC, trong hình dạng hình chữ nhật điển hình,

được đồng bộ hóa với EMF phía sau để tạo ra mô-men xoắn không đổi ở tốc độ

không đổi. Bộ chuyển đổi cơ học của động cơ dc chổi than được thay thế bằng

các công tắc điện tử, cung cấp dòng điện cho cuộn dây động cơ như là một hàm

của vị trí roto. Loại động cơ xoay chiều này được gọi là động cơ dc không chổi

than, vì hiệu suất của nó tương tự như động cơ dc truyền thống với cổ góp.

Hình.1.2 cho thấy cấu trúc của động cơ BLDC.

Những động cơ dc không chổi than này thường được điều khiển bằng biến

tần ba pha, yêu cầu cảm biến vị trí rôto để khởi động và để cung cấp trình tự

chuyển mạch thích hợp để điều khiển biến tần. Những cảm biến vị trí này có thể

là cảm biến Hall, bộ phân giải hoặc cảm biến vị trí tuyệt đối. Một hệ thống điều

khiển động cơ BLDC điển hình với các cảm biến vị trí được hiển thị trong

Hình.1.3. Những cảm biến đó sẽ làm tăng chi phí và kích thước của động cơ, và

một sự sắp xếp cơ học đặc biệt cần được thực hiện để gắn các cảm biến. Các

cảm biến này, đặc biệt là cảm biến Hall, rất nhạy cảm với nhiệt độ, giới hạn hoạt

động của động cơ dưới khoảng 75^oC [6]. Mặt khác, chúng có thể làm giảm độ

tin cậy của hệ thống vì các thành phần và hệ thống dây điện. Trong một số ứng

dụng, thậm chí có thể không lắp được bất kỳ cảm biến vị trí nào trên động cơ. Vì

thế,kiểm soát không cảm biến của động cơ BLDC đã nhận được sự quan tâm lớn

trong nhưng năm gần đây.

15

Stator

Rôto có nam châm vĩnh cửu

(A) Mặt cắt ngang của động cơ dc không chổi than

(B) Một hình ảnh của một động cơ dc không chổi than Hình.1. 2 Cấu trúc của động

cơ dc không chổi than

16

(A)

(B)

Hình 1. 3: (A) Hệ thống điều khiển động cơ dc không chổi than điển hình; (B).

Dạng sóng ba pha điển hình trong động cơ BLDC.

Thông thường, một động cơ dc không chổi than được điều khiển bởi một biến

tần ba pha được gọi là chuyển mạch sáu bước. Khoảng thời gian tiến hành cho

mỗi pha là 120^otheo góc điện. Trình tự pha chuyển mạch là AB-AC-BC-BA-

17

CA-CB. Mỗi khoản dẫn điện được gọi là một bước. Do đó, chỉ có hai pha dẫn

dòng điện bất cứ lúc nào, để lại pha thứ ba tự do. Để tạo ra mô-men xoắn cực

đại, biến tần phải được chuyển mạch sau mỗi 60^ođể dòng điện cùng pha với

EMF phía sau. Thời gian giao hoán được xác định bởi vị trí rôto, có thể được

phát hiện bởi các cảm biến Hall hoặc ước tính từ các thông số động cơ, tức là

sức phản điện động EMF(hay suất điện động cảm ứng) trên cuộn dây nỏi của

động cơ nếu đó là hệ thống không cảm biến.

Về cơ bản, hai loại kỹ thuật điều khiển không cảm biến có thể được tìm

thấy trong tài liệu [5,6]. Loại thứ nhất là cảm biến vị trí sử dụng sđđ cảm ứng

EMF của động cơ, và loại thứ hai là ước tính vị trí bằng các tham số động cơ,

điện áp đầu cuối và dòng điện. Sơ đồ loại thứ hai thường cần DSP để thực hiện

tính toán phức tạp và chi phí của hệ thống tương đối cao. Vì vậy, kiểu cảm biến

EMF phía sau của sơ đồ không cảm biến là phương pháp được sử dụng phổ biến

nhất, là chủ đề của luận án này.

Trong động cơ dc không chổi than, chỉ có hai trong ba pha được kích

thích cùng một lúc, để lại cuộn dây thứ tự do. Điện áp EMF trở lại trong cuộn

dây nổi có thể được đo để thiết lập trình tự chuyển mạch cho việc chuyển đổi

các thiết bị điện trong biến tần ba pha. Erdman [7] và Uzuka [8] ban đầu đề xuất

phương pháp cảm nhận lại EMF (sẽ được gọi là phương pháp phát hiện EMF

ngược thông thường trong luận án này) để xây dựng một điểm trung tính ảo,

theo lý thuyết, sẽ có cùng điện thế như tâm của một động cơ cuộn dây nối sao và

sau đó để cảm nhận hiệu giữa điểm trung tính ảo và điện áp tại pha tự do. Tuy

nhiên, khi sử dụng tín hiệu chopper, trung tính không phải là điểm dừng. Điện

thế trung tính đang nhảy từ 0 lên đến gần điện áp bus dc, tạo ra điện áp chế độ

chung lớn vì trung tính là điểm tham chiếu. Trong khi đó, tín hiệu PWM cũng

được đặt lên trên điện áp trung tính, tạo ra một lượng lớn tín hiệu nhiễu điện trên

tín hiệu được cảm nhận. Để cảm nhận sdd cảm ứng đúng cách, nó đòi hỏi rất

nhiều sự suy giảm và lọc. Sự chú ý là cần thiết để đưa tín hiệu về phạm vi chế

độ chung cho phép của mạch cảm biến, và bộ lọc thông thấp là để làm giảm

nhiễu tần số chuyển mạch cao. Lọc gây ra sự chậm trễ không mong muốn trong

tín hiệu. Kết quả là tín hiệu nghèo so với tỷ lệ nhiễu của tín hiệu rất nhỏ, đặc biệt

là khi khởi động, nơi cần thiết nhất. Hậu quả là, phương pháp này có xu hướng

18

có phạm vi tốc độ hẹp và đặc điểm khởi động kém. Để giảm nhiễu chuyển

mạch, tích hợp EMF phía sau [9] và tích hợp điện áp hài thứ ba [10] đã được

giới thiệu. Phương pháp tích hợp có ưu điểm là giảm độ nhạy nhiều đóng ngắt.

Tuy nhiên, chúng vẫn có vấn đề điện áp chúng cao ở điểm trung tính. Một cảm

nhận gián tiếp về việc vượt qua 0 pha của EMF bằng cách phát hiện trạng thái

dẫn của các điốt tự do trong pha không không làm việc đã được trình bày trong

[11]. Việc thực hiện phương pháp này rất phức tạp và tốn kém, trong khi hoạt

động tốc độ thấp của nó vẫn còn là một vấn đề. Phương pháp tích hợp có ưu

điểm là giảm độ nhạy nhiễu đóng cắt. Tuy nhiên, họ vẫn có vấn đề điện áp phổ

biến cao ở trung tính. Một cảm nhận gián tiếp về việc vượt qua 0 pha của EMF

bằng cách phát hiện trạng thái dẫn của các điốt tự do trong pha không làm việc

đã được trình bày trong [11]. Việc thực hiện phương pháp này rất phức tạp và

tốn kém, trong khi hoạt động tốc độ thấp của nó vẫn còn là một vấn đề. Phương

pháp tích hợp có ưu điểm là giảm độ nhạy chuyển đổi tiếng ồn. Tuy nhiên, họ

vẫn có vấn đề điện áp phổ biến cao ở trung tính. Một cảm nhận gián tiếp về việc

vượt qua 0 pha của EMF bằng cách phát hiện trạng thái dẫn của các điốt tự do

trong pha không được trình bày đã được trình bày trong [11]. Việc thực hiện

phương pháp này rất phức tạp và tốn kém, trong khi hoạt động tốc độ thấp của

nó vẫn còn là một vấn đề.

Đã có phương pháp phát hiện EMF mới [18], không yêu cầu điện áp trung

tính của động cơ. EMF trở lại thực sự có thể được phát hiện trực tiếp từ điện áp

đầu cuối bằng cách chọn đúng chiến lược PWM và cảm biến. Các tín hiệu PWM

chỉ được áp dụng cho các công tắc phía cao và EMF phía sau được phát hiện

trong thời gian tắt PWM. Tín hiệu phản hồi kết quả không bị suy giảm hoặc lọc,

cung cấp tín hiệu kịp thời với tỷ lệ tín hiệu / nhiễu rất tốt. Kết quả là bộ điều

khiển BLDC không cảm biến có thể cung cấp phạm vi tốc độ rộng hơn nhiều, từ

khởi động đến tốc độ tối đa, so với các phương pháp thông thường được đề cập

ở trên.

Công trình của luận án này tiến hành phân tích lý thuyết về khái niệm sơ

đồ phát hiện EMF trực tiếp mới được trình bày trong [18], cung cấp sự hiểu biết

đầy đủ về phương pháp. Một số vấn đề hoặc hạn chế của sơ đồ trong các ứng

dụng khác nhau được tìm thấy và phân tích. Dựa trên phân tích, nguyên nhân

19

của các vấn đề được xác định và các cải tiến được đề xuất, được xác minh bởi

các ứng dụng thực tế.

Trước đây, một số mạch tích hợp dựa trên cấu trúc điện áp trung tính đã

được thương mại hóa [12] [13] [14]. Thật không may, tất cả các IC này đều là

các thiết bị tương tự, thiếu linh hoạt trong các ứng dụng, bất kể hiệu năng kém ở

tốc độ thấp. DSP có thể áp dụng lý thuyết điều khiển rất phức tạp và ước tính tốc

độ cho điều khiển động cơ BLDC không cảm biến. Tuy nhiên, chi phí của DSP

vẫn tương đối cao. Vi điều khiển 8 bit đã là nền tảng chính của các hệ thống

điều khiển nhúng trong một thời gian dài. Các thiết bị có sẵn với chi phí thấp; và

các bộ hướng dẫn rất dễ sử dụng. Chi phí hệ thống thấp và tính linh hoạt cao là

những động lực tốt để thiết kế một bộ vi điều khiển mới dành riêng cho ổ BLDC

không cảm biến. Kết quả là, một bộ vi điều khiển tín hiệu hỗn hợp chi phí thấp

được phát triển, thực hiện sơ đồ cảm biến EMF được đề xuất.

20