ブログ について AS5147 エンコーダは、ローターの正確な位置合わせにより BLDC モーターの性能を向上させます

BLDC モーター、特に PMSM は、最適なパフォーマンスを得るために正確なローター磁界角度に依存しています。これにより、ステーターの磁界がローターの磁界に対して理想的な角度 (通常は電気角 90 度) を維持し、トルクが最大化されます。ただし、AS5147 のような磁気エンコーダは、駆動アルゴリズムに必要な電気角ではなく、ローターの磁石の絶対位置を測定します。この不一致により、エンコーダの物理的な読み取り値とローターの磁気角度の間に固定の「オフセット」が生じます。

このオフセットを修正しないと「平行移動誤差」として機能し、ステーターの磁界が意図した角度からずれる原因となります。結果？特に電流フィードバックのない開ループ システムでは、モーターの性能が最適化されていません。このオフセットは無視できるものとして無視する人もいますが、高性能ドライブにとっては重要です。

オフセットを手動で調整するのは、しばしば暗闇の中を手探りするような気分になります。オフセットは各モーターによって、または電源ケーブルのシーケンスの変更によっても変化する可能性があり、場合によっては不安定になることがあります。モーターをロックしてフィールドを調整するなどの従来の方法は、機械的な複雑さのために不適切であることが判明しています。以下では、推測を排除するための構造化されたソリューションの概要を説明します。

オフセットに対処する前に、モーターがコマンドに正しく応答することを確認してください。相順序が正しくない場合や接続を逆にすると、不安定な動作が発生する可能性があります。次の手順に従います。

1. 接続と無負荷テスト:モーターをインバーターに接続し (相順は関係ありません)、ローターが自由に回転することを確認します。
2. 低速回転試験：回転ステータ磁界を生成するプログラムを実行します (たとえば、角度を着実に増加させる SVM 経由)。
3. 方向チェック:ローターの回転を観察します。予想される方向とは逆に回転する場合は、位相エラーが存在します。
4. 修正：任意の 2 つの相 (A と B など) の PWM デューティ サイクルを交換して、ステータ フィールドの回転を逆転させます。
5. 設定を保存:将来使用できるよう、正しい位相シーケンスを不揮発性メモリ (フラッシュなど) に保存してください。

位相シーケンスを修正したら、次のいずれかの方法を使用してオフセットを測定します。

1. ゼロ角度フィールドを適用する:角度ゼロの SVM 電圧ベクトル (a 軸に沿った) を中程度の振幅で出力します。これは、手動回転には十分耐えますが、モーターの損傷は回避できます。
2. 読み取りエンコーダー:この段階での AS5147 の読み取り値は、ローター磁界と a 軸の間のオフセットを概算します。
3. エラーメモ:機械的摩擦により若干の誤差が生じる可能性がありますが、これにより信頼性の高い初期推定値が得られます。

このアプローチでは、反対側のスキャンからの測定値を平均して、摩擦によって引き起こされる誤差をキャンセルします。

1. 順方向スキャン:SVM 角度ランプを一方向に実行します。ゼロ交差ごとに、エンコーダの読み取り値を記録して蓄積します。
2. 前方平均:数サイクル後、平均値 (≈ オフセット + 摩擦効果) を計算します。
3. 逆スキャン:反対方向にこのプロセスを繰り返します。
4. 逆平均:平均値 (≈ オフセット – 摩擦効果) を計算します。
5. 最終オフセット:2 つの手段を平均して、摩擦バイアスを排除します。

オフセットがわかったら、駆動アルゴリズムを調整します。

1. 真のローター角度:AS5147 の読み取り値からオフセットを減算して、(a、b、c) フレーム内のローターの磁気角度を取得します。
2. SVM入力:開ループ制御の場合、正確なトルク出力を得るために、真の角度 ±90° (目的の回転に応じて) を SVM に入力します。
3. 動的調整 (オプション):反対の電圧ベクトルの下で速度を比較することでオフセットを微調整し、バランスの取れたパフォーマンスを確保します。

これらの手順に従うことで、エンコーダ オフセットの問題を体系的に解決し、よりスムーズで効率的な BLDC モータ動作を実現できます。試行錯誤のデバッグに別れを告げ、精密制御の時代を迎えましょう。