近期很多客户采购了我们的直流无刷驱动器,但是对于电机的使用的低速场景又有很高的要求,所以现在以下从直流无刷驱动器控制和电机性能两方面,为你阐述影响直流无刷电机低速的决定性因素:
一、直流无刷驱动器控制方面
a.控制算法精度:
驱动器控制电机需要精准的算法来实现。在低速运行时,电机的反电动势较低,检测电机转子位置变得更加困难。如果控制算法不够精确,就不能准确地判断转子的位置,导致驱动器无法在恰当的时间给电机绕组通电,使得电机运转不顺畅,出现抖动甚至无法启动的情况,进而影响低速性能。
比如,当算法对转子位置判断有偏差时,本应给A相绕组通电来驱动电机转动,结果却给B相通电了,电机就不能按照预期的方式运转。
b.PWM调制频率:
PWM(脉冲宽度调制)是驱动器控制电机电压和电流的常用方法。PWM调制频率较低时,电机绕组中的电流会出现较大的波动。在低速情况下,这种电流波动会导致电机输出的转矩不稳定,使电机转速不均匀。
例如,在一个需要电机以极低速度稳定运行的设备中,如果PWM调制频率不合适,电机可能会出现时快时慢的现象,就像走路时一瘸一拐一样。
C.电流环控制性能:
电流环的作用是精确控制电机绕组中的电流,从而控制电机的转矩。在低速运行时,电机所需的转矩较小,对电流控制的精度要求更高。如果电流环的响应速度慢或者控制精度低,就无法及时准确地调整电机电流,导致电机转矩输出不稳定,影响低速性能。
打个比方,当电机负载突然增加时,电流环如果不能快速做出反应,增加电机电流以提供足够的转矩,电机就可能会减速甚至停转。
二、电机性能方面
a.绕组电阻:
电机绕组存在一定的电阻,在低速运行时,电机电流相对较小。绕组电阻会消耗一部分电能,产生热量,导致电机效率降低。同时,电阻的存在会使电机的电压降增大,影响电机的实际输入电压,进而影响电机的转矩输出和转速稳定性。
就像在一个电路中,电阻过大时,分到其他元件上的电压就会减少,电机也是如此,电阻大了,实际用于驱动电机转动的电压就不足了。
b.转子惯量:
转子惯量反映了转子的转动惯性大小。如果转子惯量过大,电机在低速启动和运行时,需要更大的转矩来改变其运动状态。当驱动器提供的转矩不足时,电机就难以快速达到设定的低速,并且在运行过程中也容易出现速度波动。
这就好比推动一个很重的轮子,要让它慢慢转动起来比较困难,而且在转动过程中也不容易控制它的速度。
C.磁极材料和设计:
磁极材料的性能会影响电机的磁场强度和稳定性。如果磁极材料的磁性不强或者稳定性差,在低速运行时,电机产生的磁场就不够稳定,导致电机转矩波动较大,影响低速性能。
磁极的设计也很关键,合理的磁极形状和分布可以使电机的磁场分布更加均匀,提高电机的转矩输出和运行稳定性。如果磁极设计不合理,就会导致磁场分布不均匀,使电机在低速时出现振动和噪声。