實驗記錄-BLDC六步法驅動-高側全斬波與半斬波驅動效果對比

在無刷電機驅動過程中,最簡單的驅動方式是利用霍爾傳感器實現BLDC的六步換相法驅動,硬件上,由三個半橋組成了BLDC的三相換相電路。任意時刻只有兩個半橋處於工作狀態,其中一個半橋的上橋臂輸出PWM波,另一個半橋的下橋臂完全打開。在某一個半橋(半橋A)的高側動作時該半橋的上橋臂通過PWM波控制。另一個半橋(半橋B)的上橋臂完全關斷,下橋臂完全打開。我們通過該筆半橋A的佔空比實現了電機的功率控制。那麼在半橋A的驅動過程中其實也存在兩種驅動方式,即PWM波互補輸出和PWM單極輸出,也就是我們此處所謂的高側全斬波與半斬波驅動。不管是互補輸出驅動還是單極輸出驅動電機,均可以實現BLDC的控制,那既然存在兩種PWM驅動方式,那他們之間肯定略有區別,今天我們通過實驗來分析一下這兩種驅動方式的差別。

通過改變佔空比獲得不同的實驗數據,實驗結果如下表所示:



實驗結論:
1、 由於MOS驅動器的自舉升壓電容採用陶瓷電容,在MOS管開關過程中,使用全斬波方式陶瓷電容震動異響明顯,半斬波方式異響不明顯。考慮採用鉭電容或者鋁電解電容作爲自舉電容。
2、 全斬波方式由於上橋臂的自舉電路在工作過程中一個PWM週期中即可再次充電所以自舉電容兩端電壓恆定,半斬波方式由於需要換相之後才能給自舉電容充電,所以在佔空比上升後自舉電容兩端電壓有下降趨勢。
3、 目前看來上橋臂的全斬波方式相比於半斬波方式更加節能,提升了電機工作效率。
4、 高側全斬波方式雖然有提升效率的優點但是在輸出PWM波過程中上下橋臂均動作,需要嚴格控制死區,並且存在上下橋臂導通的風險。半斬波方式雖然效率略低,但是輸出PWM過程中下橋臂完全關斷,沒有上下橋臂直通的風險。
5、 高側全斬波方式類比於高側半斬波方式,高側全斬波方式似乎在工作過程中的電機震動更爲明顯,感官感覺未實驗驗證。


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