1¿Qué es un campo electromagnético?

Cuando el rotor de imán permanente de un motor BLDC gira, su campo magnético se mueve en relación con los devanados del estator e induce un voltaje en las fases del motor.

Este voltaje generado se llama fuerza electromotriz inversa (EMF inversa o BEMF).

En un motor BLDC sin sensores de tres fases, la forma de onda del campo electromagnético inverso contiene información relacionada con la posición del rotor y la velocidad del motor.

En un sistema BLDC sin sensores de seis pasos convencional, dos fases del motor se energizan mientras que la tercera fase se deja flotante.

2¿Cómo funciona la detección de retro-EMF de cruce cero?

El proceso básico puede resumirse como:

Rotación del motor → Generación de EMF inversa → Detección de cruce cero → Estimación de la posición del rotor → Conmutación

Durante cada sector de conmutación, una fase motora no está activamente accionada. El controlador supervisa esta fase flotante y detecta cuando su campo electromagnético retroactivo cruza el nivel de referencia.

Para un sistema BLDC típico de seis pasos, el punto de cruce cero tiene una relación eléctrica definida con el siguiente punto de conmutación.el controlador utiliza un retraso correspondiente a aproximadamente 30 grados eléctricos para determinar el tiempo de conmutación adecuado.

La referencia puede establecerse utilizando el punto neutro del motor o, en aplicaciones comunes, aproximadamente la mitad del voltaje del bus de CC (Vbus/2).

3¿Por qué la Tercera Fase está flotando?

Un motor BLDC de tres fases tiene tres devanados: U, V y W.

En una secuencia de conmutación sin sensores convencional de seis pasos, se accionan dos fases y la fase restante flota eléctricamente.

La fase flotante proporciona una forma relativamente directa de observar el campo electromagnético inverso generado por el motor sin medir directamente la posición del rotor.

Esta es una de las principales diferencias entre el control BLDC sin sensores de seis pasos tradicional y la estimación de posición sin sensores basada en FOC.Así que la detección de cruce cero de fase flotante tradicional no es directamente aplicable.

4¿Por qué no puede funcionar la detección de EMF en velocidad cero?

Esta es una de las limitaciones más importantes del control BLDC sin sensores.

Cuando el motor está quieto, no hay EMF.

A medida que aumenta la velocidad del motor, el campo electromagnético de retroceso se vuelve más fuerte y más fácil de detectar.

Un controlador BLDC sin sensores normalmente utiliza una secuencia de arranque abierto o forzado para acelerar el motor hasta que la señal de EMF de retroceso sea lo suficientemente fuerte para una detección de posición confiable.

Es por esto que el rendimiento de arranque es una consideración crítica al seleccionar un controlador BLDC sin sensor.

5¿Qué afecta a la precisión de la detección de EMF?

En un sistema motor real, la forma de onda del campo electromagnético no es perfectamente limpia.

Varios factores pueden afectar la detección:

• Ruido de conmutación PWM
  La conmutación de alta frecuencia desde el puente MOSFET puede introducir ruido en el voltaje de fase detectado.
• Sonido inductivo
  La inductancia del enrollamiento del motor y las transiciones de conmutación pueden crear sonido de voltaje alrededor de los eventos de conmutación.
• Parámetros del motor
  La forma de onda del campo electromagnético inverso depende de la construcción del motor, las características de enrollamiento, la velocidad, la carga y otros parámetros eléctricos.
• Operación a baja velocidad
  A baja velocidad, la amplitud y la pendiente del campo electromagnético de retorno son pequeñas, lo que dificulta la detección del cruce cero.
• Impuesto sobre el valor añadido
  El mal diseño del PCB, los cables largos del motor y la conmutación de alta corriente pueden introducir interferencias adicionales.

Por lo tanto, un control sin sensores confiable requiere un filtro de señal adecuado, rechazo de ruido, tiempo de conmutación y control de inicio.El microchip identifica específicamente el ruido PWM y el zumbido inductivo como desafíos prácticos para la detección de cruce cero.

6¿Cómo implementa JUYI Tech la detección de campos electromagnéticos?

JUYI Tech desarrolla circuitos integrados de control de motores BLDC sin sensores y placas de controladores diseñadas para aplicaciones donde no se requieren sensores Hall.

El IC de control del motor BLDC sin sensores JY03B integra el circuito de control del motor central, los controladores de puertas MOSFET y la regulación interna de voltaje, mientras maneja la detección de EMF, la detección de fase,Control de arranque, y funciones de protección a través de una arquitectura basada en hardware.

Las especificaciones clave de JY03B incluyen:

• Válvula de tensión de funcionamiento: 936 V CC
• Paquete: el SSOP-28
• Control BLDC de tres fases sin sensores
• Frecuencia PWM: 16 kHz
• Control de velocidad analógico: 0 ̊5 V
• Accionamiento de la puerta lateral superior: hasta 600 mA
• Accionamiento de la puerta lateral baja: hasta 800 mA
• Estadio de alimentación del MOSFET externo
• Control basado en hardware sin necesidad de firmware MCU

Para los ingenieros que desarrollan un motor BLDC sin sensor, el JY03B puede reducir la cantidad de circuitos de control externos y el desarrollo de firmware requeridos.

7¿Por qué es importante la detección de EMF de retroceso para los conductores de BLDC?

Una detección fiable de los campos electromagnéticos inversa afecta directamente a:

• Inicio del motor
• Precisión de conmutación
• Estabilidad de la velocidad
• Torque de salida
• Eficiencia
• Ruido del motor
• Funcionamiento a alta velocidad
• Adaptabilidad a la carga

Un motor y un controlador mal combinados pueden resultar en:

• Fallo de arranque
• Rotación inversa
• Vibración del motor
• Pérdida de sincronización
• Corriente excesiva
• Sobrecalentamiento del MOSFET
• Velocidad inestable

Por lo tanto, la elección de un controlador BLDC no debe basarse solo en las clasificaciones de voltaje y corriente.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Qué es el campo electromagnético de retroceso en un motor BLDC?

El campo electromagnético inverso es el voltaje inducido en los devanados del motor cuando el rotor de imán permanente gira.

P2. ¿Cómo detecta un controlador BLDC sin sensor la posición del rotor?

El controlador monitorea el campo electromagnético inverso de la fase del motor flotante y detecta su cruce cero.

P3. ¿Puede un motor BLDC comenzar usando la detección de EMF solo?

Normalmente no, a velocidad cero hay poco o ningún campo electromagnético.Por lo tanto, un controlador sin sensor normalmente necesita un arranque inicial o una secuencia de conmutación de bucle abierto antes de que la detección confiable de BEMF esté disponible.

P4. ¿Qué es la detección de cruce cero en un motor BLDC?

La detección de cruce cero identifica cuando el campo electromagnético de retrodirección monitoreado alcanza su punto de cruce de referencia.Este evento se utiliza para estimar la posición del rotor y programar la próxima conmutación.

P5. ¿Es la detección de EMF de retroceso lo mismo que FOC?

La detección tradicional de cruce cero de campos electromagnéticos invertidos se asocia comúnmente con la conmutación BLDC de seis pasos sin sensor.El FOC sin sensor generalmente estima la posición del rotor utilizando voltajes/corrientes medidos y un modelo de motor u observador en lugar de basarse en un cruce cero de fase flotante.

P6. ¿Cuál es el mejor controlador BLDC sin sensores?

No existe un controlador "mejor" universal. La elección correcta depende de la tensión del motor, la corriente, la velocidad, la carga de arranque, las características del campo electromagnético inverso, los requisitos de control, las funciones de protección,y condiciones de aplicación.

Conclusión

La detección de campos electromagnéticos es una de las tecnologías fundamentales detrás del control del motor BLDC sin sensor.Permite a un controlador estimar la posición del rotor a partir de la señal eléctrica del motor en lugar de usar sensores Hall, haciendo el sistema más simple, más compacto y potencialmente más rentable.

Sin embargo, el funcionamiento exitoso sin sensores depende de algo más que la simple detección de un cruce cero.,La disposición del PCB y la carga de aplicación deben tenerse en cuenta.

El circuito integrado de control de motores BLDC sin sensores JY03B de JUYI Tech está diseñado para simplificar este tipo de arquitectura de control de motores a través de una solución integrada basada en hardware,Mientras que JUYI Tech también proporciona los correspondientes paneles de controladores BLDC y soporte de aplicaciones para el motor de coincidencia y el desarrollo del sistema.

¿Busca un controlador de motor BLDC sin sensor? Explore el controlador de motor BLDC sin sensor JY03B / JY02A de JUYI Tech y las placas de controladores BLDC de la serie JYQD para soluciones prácticas de control de motor.