Wpływ debouncingu na właściwości szybkobieżnych bezszczotkowych silników prądu stałego

W ostatnich latach coraz częściej w napędach górniczych wymagających dokładnej regulacji prędkości obrotowej stosuje się bezszczotkowe silniki prądu stałego (BLDC), wzbudzane za pomocą magnesów trwałych umieszczonych w wirniku. W tych silnikach rolę komutatora przejmuje falownik sterowany przez elektroniczne czujniki położenia wału. Zastosowanie maszyn BLDC powoduje powstanie nowych problemów. Jednym z nich jest niepewna praca czujników położenia wału, w których elementami przełączającymi są najczęściej hallotrony. W chwilach komutacji prądu, a także pod wpływem silnych zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych czujniki mogą wysłać fałszywe impulsy sterujące, wskutek czego pojawiają się błędne przełączenia tranzystorów falownika. Aby napęd mógł pracować poprawnie, należy ograniczyć wpływ niepewności czujników hallotronowych na pracę maszyny. W tym celu stosuje się tzw. procedury debouncingu, pozwalające na przełączenie obwodu dopiero wtedy, kiedy upewnimy się, że wirnik istotnie obrócił się o założony kąt. Wprowadzają one pewne, niewielkie opóźnienie chwili komutacji tranzystorów. W artykule przedstawiono problemy związane z zastosowaniem procedur debouncingu w szybkobieżnych maszynach BLDC dużej mocy.

Brushless DC motors (BLDC) are used more and more frequently used in mining drives which require accurate regulation of rotational speed. These motors are induced by means of permanent magnets placed in the rotor. The role of the commutator is taken over by an inverter which is controlled by electronic shaft position sensors. The use of BLDC generates some problems. One is the uncertain work of shaft position sensors in which the commuting elements are hall generators. During current commutation, and under the influence of strong external magnetic disturbances, the sensors may send false control impulses. As a result of that, there are false commutations of the inverter transistors. In order to have proper operations of the drive, it is necessary to reduce the impact of hall-generators uncertainty on the work of the machine. For this purpose the so called debouncing procedures are used. They allow to commute the circuit no sooner than it is certain that the rotor rotates by the defined angle. These procedures introduce some small delays of the transistors commutation moment. The article features the issues related to the use of debouncing procedures in high-speed high-power brushless motors (BLDC).