Komutacja trapezoidalna
Jak działa
1) Trzy czujniki Halla (lub detekcja back-EMF w fazie pływającej) zwracają bieżący sektor położenia wirnika — jeden z sześciu 60-stopniowych sektorów elektrycznych. 2) Tablica komutacji mapuje każdy sektor na stan tranzystorów mostka trójfazowego: jedna faza dodatnia, jedna ujemna, jedna wyłączona. 3) W efekcie w danym kroku płynie prąd stały przez dwie fazy, tworząc wektor pola stojana ustawiony w przybliżeniu prostopadle do pola wirnika. 4) Gdy wirnik obróci się o 60° elektrycznych, czujniki sygnalizują nowy sektor i następuje przełączenie do kolejnego z sześciu stanów. 5) Prąd (a więc moment) reguluje się zwykle przez PWM na aktywnych tranzystorach. Sześć przełączeń na obrót elektryczny daje wirujące skokowo pole, dlatego moment nie jest idealnie gładki — tętni przy każdej komutacji.
Rozwiązany problem
Jak tanio i prosto przełączać prąd w uzwojeniach silnika BLDC, aby pole stojana podążało za wirnikiem i generowało moment, bez kosztownej mocy obliczeniowej wymaganej przez sterowanie wektorowe. Zapewnia działający napęd przy minimalnej liczbie czujników (trzy Halla) i prostej logice przełączania.
Komponenty
Sześć tranzystorów (3 gałęzie half-bridge) przełączających fazy silnika między szynami DC+ i DC-.
Trzy czujniki rozmieszczone co 120° (lub 60°), zwracające sześć prawidłowych kombinacji sygnałów na obrót elektryczny.
Oficjalna
Tablica mapująca sześć sektorów położenia na sześć stanów mostka; realizowana w mikrokontrolerze lub układzie dedykowanym.
Implementacja
Skokowe przełączanie faz co 60° elektrycznych powoduje okresowe spadki i pulsacje momentu oraz hałas akustyczny.
Przy wariancie bezczujnikowym back-EMF nie występuje w spoczynku, więc rozruch wymaga sekwencji startowej w pętli otwartej.
Ewolucja
T.G. Wilson i P.H. Trickey demonstrują elektroniczną (półprzewodnikową) komutację silnika DC — podstawę napędów BLDC i sterowania sześciokrokowego.
Rozwój elektroniki półprzewodnikowej w latach 60. umożliwia praktyczne, blokowe (sześciokrokowe) sterowanie silnikami bezszczotkowymi.