কিভাবে একটি BLDC মোটর কন্ট্রোলার কাজ করে: কম্যুটেশন, PWM, এবং ব্যবহারিক টিউনিং

আপনি যদি কখনও জিজ্ঞাসা করেন কিভাবে একটি BLDC মোটর কন্ট্রোলার কাজ করে, আপনি একা নন। আমাদের কয়েক দশক ধরে মাইক্রো মোটর তৈরিতে, আমরা দেখেছি অনেক সু-পরিকল্পিত মোটর ক্ষেত্রটিতে ব্যর্থ হয়েছে কারণ নিয়ন্ত্রকের প্রতি যথেষ্ট মনোযোগ দেওয়া হয়নি। একটি ব্রাশবিহীন ডিসি মোটর হল একটি টিম প্লেয়ার: রোটর, স্টেটর, সেন্সর এবং ইলেকট্রনিক্স প্রত্যেককে একই ছন্দে কাজ করতে হবে, এবং নিয়ামক হল বীট ধরে রাখে।

একটি BLDC মোটর কন্ট্রোলার আসলে কি করে?

একটি BLDC মোটরের রটারে স্থায়ী চুম্বক এবং স্টেটরে কয়েলের একটি সেট থাকে। ব্রাশ করা মোটর থেকে ভিন্ন, কারেন্ট স্যুইচ করার জন্য কোন যান্ত্রিক কমিউটার নেই। নিয়ন্ত্রককে সেই কাজটি ইলেকট্রনিকভাবে সম্পাদন করতে হবে এবং এটি রটার অবস্থানের সাথে সম্পর্কিত ঠিক সঠিক মুহূর্তে এটি করতে হবে।

সহজ ভাষায়, নিয়ামক একটি ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এটি একটি ডিসি-টু-থ্রি-ফেজ ইনভার্টার, রটার-পজিশন ডিটেকশন, ইলেকট্রনিক কম্যুটেশন, রেগুলেশন এবং ফল্ট সুরক্ষার মাধ্যমে এটি করে। একসাথে এই ফাংশনগুলি স্টেটর উইন্ডিংগুলিতে পাঠানো বর্তমান ডালের সময় এবং ক্রম নির্ধারণ করে। একটি BLDC মোটর কন্ট্রোলার কিভাবে কাজ করে তার সারমর্ম হল সেই সময়।

হল সেন্সর এবং ছয় ধাপ কম্যুটেশন

রটারটি কোথায় নির্দেশ করছে তা জানার সবচেয়ে সহজ উপায় হল হল সেন্সর ব্যবহার করা। এই ছোট চৌম্বকীয় সুইচগুলি মোটরে মাউন্ট করা হয় এবং রটার চুম্বক তাদের পাস করার সময় একটি যুক্তি সংকেত তৈরি করে। তিনটি হল সেন্সর একটি বৈদ্যুতিক বিপ্লবকে ছয়টি সেক্টরে ভাগ করে।

ছয়-পদক্ষেপ কম্যুটেশন, যাকে ট্র্যাপিজয়েডাল নিয়ন্ত্রণও বলা হয়, এটি ক্লাসিক নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি। প্রতিটি ধাপে, কন্ট্রোলার তিনটি ধাপের মধ্যে দুটিকে শক্তি দেয়: একটি উঁচুতে টানা, একটি নিচুতে টানা এবং তৃতীয়টি খোলা বাম। প্রতি 60 বৈদ্যুতিক ডিগ্রীতে, কন্ট্রোলার হল সেন্সর প্যাটার্নের উপর ভিত্তি করে পরবর্তী সেক্টরে অগ্রসর হয়।

এই সহজ টেবিলটি একটি বাস্তব অনুস্মারক: একবার আপনি ইলেকট্রনিক কম্যুটেশন ধাপটি বুঝতে পারলে, বেশিরভাগ ওয়্যারিং এবং স্টার্টআপ সমস্যাগুলি নির্ণয় করা সহজ হয়ে যায়।

সেন্সরহীন ব্যাক-ইএমএফ কন্ট্রোল

হল সেন্সর খরচ যোগ করে এবং অতিরিক্ত তারের প্রয়োজন হয়, তাই অনেক কন্ট্রোলার সেন্সরহীন নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে। রটার ঘুরলে মোটর নিজেই একটি ব্যাক-ইএমএফ ভোল্টেজ তৈরি করে। কন্ট্রোলার রটারটি কোথায় আছে তা বের করতে উদ্বেগহীন পর্যায়ে এই ব্যাক-ইএমএফ-এর শূন্য ক্রসিং পরিমাপ করে।

জিরো ক্রসিং সাধারণত কমিউটেশন ইনস্ট্যান্ট নয়। ছয়-পদক্ষেপ নিয়ন্ত্রণে, নিয়ন্ত্রক শূন্য ক্রসিংয়ের পরে প্রায় 30 বৈদ্যুতিক ডিগ্রি অপেক্ষা করে এবং তারপরে চলাচল করে। সঠিক কোণটি ভাল দক্ষতা বা উচ্চ টর্কের জন্য সুর করা যেতে পারে।

সেন্সরবিহীন নিয়ন্ত্রণের একটি সুপরিচিত সীমাবদ্ধতা রয়েছে: শূন্য গতিতে, কোন ব্যাক-ইএমএফ নেই। কন্ট্রোলারকে প্রথমে একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ পালস দিয়ে রটারকে সারিবদ্ধ করতে হবে, তারপরে ব্যাক-ইএমএফ পড়ার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী না হওয়া পর্যন্ত টাইমড বা ওপেন-লুপ কম্যুটেশনের সাথে মোটরটিকে র‌্যাম্প আপ করতে হবে। যে লোডগুলির জন্য স্থবির থেকে সম্পূর্ণ টর্কের প্রয়োজন, একটি হল-সেন্সর সংস্করণ প্রায়শই ভাল পছন্দ।

PWM, মৃত সময়, এবং বর্তমান নিয়ন্ত্রণ

কম্যুটেশন কন্ট্রোলারকে বলে যে কোন ফেজটি সংযোগ করতে হবে, কিন্তু পালস-প্রস্থ মড্যুলেশন এটিকে কত ভোল্টেজ প্রয়োগ করতে হবে তা বলে। একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে ডিসি বাস ভোল্টেজ কাটা এবং শুল্ক চক্রের পরিবর্তন করে, কন্ট্রোলার উইন্ডিং দ্বারা দেখা গড় ভোল্টেজ পরিবর্তন করে।

PWM সরাসরি গতি সেট করে না। এটি ড্রাইভিং ভোল্টেজ সেট করে এবং লোডের সাথে মোটর গতি চূড়ান্ত অপারেটিং পয়েন্ট নির্ধারণ করে। এই কারণে একজন BLDC কন্ট্রোলারও কারেন্ট নিরীক্ষণ করে। যদি লোড বেড়ে যায়, কারেন্ট বেড়ে যায়, এবং একটি ভাল নিয়ামক এটিকে সীমিত করে দেয় উইন্ডিং অতিরিক্ত গরম হওয়ার আগে।

একটি বিশদ যা বিশেষ করে উচ্চ PWM ফ্রিকোয়েন্সিতে গুরুত্বপূর্ণ তা হল মৃত সময়। একই বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল শাখার উচ্চ-পার্শ্ব এবং নিম্ন-সাইড সুইচগুলি কখনই একই তাত্ক্ষণিকভাবে পরিচালনা করা উচিত নয়। কন্ট্রোলার শুট-থ্রু কারেন্ট প্রতিরোধ করার জন্য স্যুইচিং ইভেন্টগুলির মধ্যে একটি ছোট ফাঁকা ব্যবধান সন্নিবেশ করায়।

একটি আধুনিক BLDC কন্ট্রোলারে লুপ নিয়ন্ত্রণ করুন

একটি সম্পূর্ণ ড্রাইভে, কন্ট্রোলার সাধারণত বেশ কয়েকটি নেস্টেড লুপ চালায়।

• কারেন্ট বা টর্ক লুপ হল সবচেয়ে ভিতরের লুপ। এটি ফেজ কারেন্ট পরিমাপ করে এবং একটি টর্ক কমান্ড অনুসরণ করার জন্য PWM ডিউটি ​​চক্র সামঞ্জস্য করে।
• স্পিড লুপ পরিমাপ করা গতিকে লক্ষ্য গতির সাথে তুলনা করে এবং টর্ক রেফারেন্স আউটপুট করে।
• অবস্থান লুপ যেমন সার্ভো অ্যাপ্লিকেশন ব্যবহার করা হয় শিল্প রোবট . এটি গতি লুপ সংশোধন করার জন্য একটি অবস্থান ত্রুটি দেয়।
• স্টার্টআপ লুপ সারিবদ্ধকরণ, ওপেন-লুপ র‌্যাম্পিং এবং ক্লোজড-লুপ সেন্সরলেস অপারেশনে রূপান্তর পরিচালনা করে।

এই লুপগুলি একটি লক্ষ্য ভাগ করে: স্টেটর ফিল্ড এবং রটার ফিল্ড একসাথে কাজ করে যাতে মোটর মসৃণ, দক্ষ টর্ক তৈরি করে।

সাইনুসয়েডাল কন্ট্রোল এবং ফিল্ড-ওরিয়েন্টেড কন্ট্রোল

ছয়-পদক্ষেপ নিয়ন্ত্রণ সহজ এবং সস্তা, কিন্তু এটি টর্ক রিপল এবং শব্দ তৈরি করে কারণ কারেন্ট হঠাৎ করে সুইচ করা হয়। দুটি মসৃণ বিকল্প মনোযোগ প্রাপ্য।

সাইনোসয়েডাল নিয়ন্ত্রণ ধীরে ধীরে ফেজ ভোল্টেজের পরিবর্তন করে, স্টেটর কারেন্টকে আরও সাইনোসয়েডাল করে তোলে। ক্ষেত্র-ভিত্তিক নিয়ন্ত্রণ, যাকে কখনও কখনও FOC বলা হয়, আরও যায়: এটি তিন-ফেজ স্রোতকে দুটি উপাদানে রূপান্তরিত করে, একটি টর্কের সাথে সম্পর্কিত এবং একটি প্রবাহের সাথে সম্পর্কিত, এবং তাদের স্বাধীনভাবে নিয়ন্ত্রণ করে। FOC খুব মসৃণ কম-গতির অপারেশন, শান্ত ধ্বনিবিদ্যা, এবং দ্রুত গতিশীল প্রতিক্রিয়া দেয়।

অনেকের জন্য বৈদ্যুতিক পাখা এবং পাম্প অ্যাপ্লিকেশন, ছয় ধাপ এখনও গ্রহণযোগ্য. কিন্তু যখন আওয়াজ বা কার্যকারিতা গুরুত্বপূর্ণ, তখন একটি উচ্চ-কার্যক্ষমতা নিয়ন্ত্রণকারী কৌশল মোটরের যেকোনো পরিবর্তনের চেয়ে শক্তিশালী পার্থক্য তৈরি করতে পারে।

আপনার মোটরের সাথে কন্ট্রোলার ম্যাচিং

এমনকি একটি নিখুঁত নিয়ন্ত্রণ অ্যালগরিদম ব্যর্থ হবে যদি হার্ডওয়্যার সীমা ভুল হয়। এখানে চেক করার জন্য প্রধান পরামিতিগুলি রয়েছে:

• রেট করা ভোল্টেজ এবং কন্ট্রোলারের সর্বোচ্চ অপারেটিং ভোল্টেজ।
• স্টল কারেন্ট সহ ক্রমাগত এবং সর্বোচ্চ বর্তমান রেটিং।
• ফেজ রেজিস্ট্যান্স এবং ইন্ডাকট্যান্স, যা কত দ্রুত কারেন্ট তৈরি করতে পারে তা প্রভাবিত করে।
• সেন্সর-ভিত্তিক নিয়ন্ত্রণের জন্য হল সেন্সর প্রান্তিককরণ।
• পিডব্লিউএম ফ্রিকোয়েন্সি এবং ডেড টাইম, বিশেষ করে কম ইন্ডাকট্যান্স মোটরের জন্য।
• সুরক্ষা বৈশিষ্ট্য যেমন ওভারকারেন্ট, অতিরিক্ত তাপমাত্রা এবং আন্ডার-ভোল্টেজ শাট-অফ।

আমাদের অভিজ্ঞতায়, একটি মিলে যাওয়া সেট হিসাবে মোটর এবং কন্ট্রোলার নির্বাচন করা ডিবাগিংয়ের কয়েক সপ্তাহ বাঁচায়। একটি নিয়ামক ধরনের জন্য ডিজাইন করা একটি মোটর অন্যটির সাথে খুব ভিন্নভাবে আচরণ করতে পারে।

ব্যবহারিক পরীক্ষা এবং সমস্যা সমাধান

যখন একটি BLDC মোটর দুমড়ে মুচড়ে যায়, অতিরিক্ত গরম হয় বা সিঙ্ক্রোনাইজেশন হারায়, তখন দোষটি প্রায়শই মোটরের পরিবর্তে কন্ট্রোলার সেটআপে থাকে। একটি সংক্ষিপ্ত পরীক্ষার রুটিন সাহায্য করে।

1. প্রতিটি জোড়া মোটর লিডের মধ্যে ডিসি প্রতিরোধের পরিমাপ করুন। তিনটি রিডিং মোটামুটি ভারসাম্যপূর্ণ হওয়া উচিত।
2. রটারটি ধীরে ধীরে ঘোরান এবং হল সেন্সর ক্রম রেকর্ড করুন। এটি অবশ্যই প্রত্যাশিত ছয়-সেক্টর প্যাটার্নের সাথে মেলে।
3. একটি অসিলোস্কোপ এবং একটি কারেন্ট প্রোব দিয়ে ফেজ কারেন্ট দেখুন। একটি পরিষ্কার ট্র্যাপিজয়েডাল বা সাইনোসয়েডাল ওয়েভফর্মের জন্য পরীক্ষা করুন।
4. মোটর চালান আনলোড এবং তারপর লোড অধীনে. নিয়ন্ত্রক অত্যধিক বর্তমান ছাড়া গতি রাখা উচিত.

যদি মোটর দুমড়ে মুচড়ে যায় এবং স্টার্ট করতে ব্যর্থ হয়, হলের ওয়্যারিং এবং স্টার্টআপ র‌্যাম্প পরীক্ষা করুন। যদি এটি লোডের অধীনে সিঙ্ক্রোনাইজেশন হারায়, তাহলে একটি স্যাগিং সাপ্লাই ভোল্টেজ বা একটি ভুল সময় অগ্রিম সন্ধান করুন। যদি এটি গরম হয়, বর্তমান সীমা হ্রাস করুন, PWM ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করুন, বা শীতলকরণ উন্নত করুন।

আমাদের কর্মশালা থেকে আপনার পণ্য

মাইক্রো মোটর তৈরির 30 বছরেরও বেশি সময় পরে, আমরা শিখেছি যে নিয়ামক আচরণ মোটর ডিজাইনের অংশ। একটি নিয়ামক অবশ্যই তারের গেজ, চুম্বক গ্রেড এবং বিয়ারিং সিস্টেমের মতো একই যত্ন সহ বেছে নিতে হবে। যখন আপনি একটি ভাল-ক্ষত মোটরকে একটি সঠিকভাবে টিউন করা ইলেকট্রনিক কন্ট্রোলারের সাথে একত্রিত করেন, তখন আপনি এমন একটি পণ্য পান যা নির্ভরযোগ্য মনে হয় এবং শান্তভাবে চলে।

একটি ভাল উদাহরণ ড্রোন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আমাদের কমপ্যাক্ট ব্রাশলেস মোটর। এটি স্বাভাবিকভাবেই একটি সেন্সরবিহীন কন্ট্রোলারের সাথে যুক্ত হয় যা দ্রুত যাতায়াত এবং শক্ত বর্তমান সীমা পরিচালনা করতে পারে। মোটর এবং কন্ট্রোলারকে বৈদ্যুতিকভাবে যোগাযোগ করতে হবে এবং আমরা নিশ্চিত করি যে সংযোগটি যতটা সম্ভব সহজ।

আপনি যদি একটি পাম্প, ফ্যান, রোবট বা টুল ডিজাইন করেন তবে মনে রাখবেন যে কন্ট্রোলার হল সিস্টেমের মস্তিষ্ক। একটি BLDC মোটর কন্ট্রোলার কীভাবে কাজ করে তা বোঝা আপনাকে সঠিক প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করতে, সঠিক মোটর চয়ন করতে এবং বাজারে আরও নির্ভরযোগ্য পণ্য আনতে সাহায্য করবে৷