Sterowanie i konstrukcje bezszczotkowych silników prądu stałego

W artykule przedstawiono zasadę działania oraz konstrukcję bezszczotkowego silnika prądu stałego. Omówiono także metody sterowania silników BLDC z uwzględnieniem podziału na metody wykorzystujące czujniki służące do określania położenia wirnika oraz metody bezczujnikowe wraz z przykładem realizacji sterowania przy użyciu mikrokontrolerów. Wysoka sprawność i dużej trwałość a także spadające w ostatnich latach ceny elementów elektronicznych oraz sterowników współpracujących z silnikami BLDC spowodowały nową falę zainteresowania napędami tego typu. Konstrukcja silników BLDC nie wymaga zastosowania szczotek, które w tradycyjnych silnikach szczotkowych dostarczają poprzez komutator napięcie do uzwojeń wirnika. Silniki bezszczotkowe cechuje wysoka wydajność, trwałość, a także niezawodność. Stosowanie czujników w układach sterowania silników BLDC zwiększa liczbę połączeń silnika z komutatorem, powodując tym samym zmniejszenie niezawodności układu napędowego. Z tego powodu często rezygnuje się z bezpośredniego pomiaru położenia i prędkości na rzecz zastosowania bezczujnikowych metod sterownia. Silniki bezszczotkowe prądu stałego mają różnorodne obszary zastosowania, a ze względu na swoją niezawodność oraz możliwość sterowania prędkością są stosowane między innymi w pojazdach elektrycznych, medycynie oraz przemyśle.

The article presents the working principles and construction of a brushless DC motor. The BLDC motor control methods were discussed, including the division into methods using sensors for determining the rotor position and sensorless methods with an example of implementing BLDC motor control using microcontrollers. High efficiency and high durability as well as falling prices of electronic components and controllers cooperating with BLDC motors in recent years have caused a growing interest in this type of motors. The design of BLDC motors does not require the use of brushes, which in traditional brush motors supply voltage through the commutator to the rotor windings. Brushless motors are characterized by high efficiency, durability and reliability. The use of sensors in BLDC motor control systems increases the number of motor and commutator connections, thereby reducing the reliability of the drive system. For this reason, direct position and speed measurements are often abandoned for the use of sensorless control methods. DC brushless motors have various application areas, and due to their reliability and the ability to control speed, they are used, among others, in electric vehicles, medicine and industry.