В бесщеточном двигателе постоянного тока (BLDC) постоянные магниты установлены на роторе, а статор имеет обмотки, которые питаются внешним током для создания электромагнитных полюсов. Бесщеточные двигатели используют электрическую коммутацию для определения последовательности переключения обмоток статора, а двигатели постоянного тока могут приводиться в действие либо трапециевидной, либо синусоидальной коммутацией. Трапециевидная коммутация это более простой метод, но он создает пульсации крутящего момента на каждом этапе переключения, особенно на более низких скоростях. Синусоидальная коммутация часто используется, поскольку устраняет пульсации крутящего момента и обеспечивает плавное движение, но это создает еще одну проблему: запаздывание по фазе.

Синусоидальная коммутация обеспечивает каждую из обмоток двигателя токами, которые изменяются синусоидально при вращении двигателя. Чтобы создать максимальный крутящий момент (а также устранить пульсации крутящего момента), комбинация токов обмотки должна создавать вектор тока, постоянный по величине и ортогональный магнитному полю ротора.

Но по мере увеличения частоты вращения двигателя частота синусоидальных сигналов увеличивается. Обратная ЭДС, которую двигатель должен преодолевать для поддержания требуемого крутящего момента, также увеличивается как по амплитуде, так и по частоте. Поскольку контроллеры двигателя — обычно PI—контроллеры — имеют ограниченную полосу пропускания и отклик, им становится трудно отслеживать синусоидальный управляющий сигнал и преодолевать возрастающую обратную ЭДС. Результатом является запаздывание по фазе между вектором тока статора и полем ротора.

Когда катушка и магнитное поле вращаются относительно друг друга, индуцируется электродвижущая сила (напряжение). В двигателе эта сила называется обратная ЭДС, поскольку он действует против управляющего напряжения и уменьшает ток, проходящий через двигатель.

Когда поля статора и тока больше не ортогональны, при заданной величине тока создается меньший крутящий момент. Другими словами, для поддержания того же крутящего момента необходимо увеличить ток.Следовательно, эффективность снижается.

Другой метод управления, известный как полевое ориентированное управление (FOC), может устранить фазовую задержку. При полевом управлении (также называемом векторным управлением) вектор тока — как величина, так и направление — управляется непосредственно относительно ротора, а не на основе синусоидальных волн. Это устраняет фазовую задержку между вектором тока статора и магнитным полем ротора.

Автор изображения: Википедия