电器工程 - 为什么我的 BLDC 电机在高速时会改变行为？ - 吾爱随笔录

背景

我记录了一个 50 克以下的小型 BLDC 电机KDE 2304XF-2350的扭矩与速度性能。

我以不同的固定电压为 ESC（电子换向器）和不同的 ESC 油门设置为电机供电。ESC的油门基本上降低了固定电压。我使用三相功率计测量进入电机的“准多相”交流电功率。我说准多相是因为在任何时间点只有单相电流流过 2 个电机绕组。

我使用涡流制动器加载电机：铝盘连接到转子，电机/盘悬挂在两个电磁铁上方。增加电磁铁的功率会导致更大的涡流进入旋转盘，从而产生更大的扭矩。我使用在线扭矩单元和霍尔传感器测量不同负载电流下的稳态扭矩和速度。

这是我在 8V、50-100% 油门时的数据。每个虚线实验集都有一个基于简单直流电机模型和 KDE 规格的相应可靠预测。

V = d V_{D C}

$V = dV_{DC}$

V = I R + E

$V = IR + E$

V = \frac{T}{k_{t}} R + k_{t} ω

$V = \frac{T}{k_t}R + k_t\omega$

T = \frac{V k_{t} - {k_{t}}^{2} ω}{R}

$T = \frac{Vk_t - {k_t}^{2}\omega}{R}$

在哪里

我根本不明白为什么实验数据在高速时与我的模型不同 - 特别是在低油门时。

我最初认为这是某种“意外”弱场。分歧源于斜率的变化，直流电机曲线的斜率仅是 $k_t$ 和 $R$ . 在高速/低电流下， $R$ 不会改变（低电流 = 低温），但 $k_t$ 可能会因电感的增加而改变。

实验斜率变得不那么负了，好像 $k_t$ 已降低以实现更高的速度，但电机仍保持比如果更高的扭矩 $k_t$ 一直保持不变。

例如，在 70% 油门和 10 kRPM 时，我的模型预测扭矩约为 20 mN-m，但“弱磁”电机产生 25 mN-m 的扭矩。是什么赋予了？？

让我对这种高速发散感到困惑的是，实验电机效率随着 FW的提高而提高。

据我了解 PMSM 的 FW，一些定子电流 (Id?) 用于“对抗”电枢磁场而不是产生扭矩 (Iq)，因此您实际上会损失一些效率。

然而，我的电机的实验效率并没有像我的模型那样急剧下降，因为电机在相同扭矩下产生更高的速度（相对于模型）。

正如 Neil_UK 所提到的，ESC 可能会在电枢处使用相位角。如何测量电枢处的相位角？

我已经通过我的瓦特表测量电机端子的总相角（Φ = acos(∑P/∑S) 跨越所有 3 个相），但这个相角包括来自加速电感的电流滞后和来自噪声开关的谐波失真.

扭矩不会在意外的 FW 区域受到影响，因为 BLDC 电机在 FW 继续消耗更多功率，这与 PMSM 在 FW 期间拉“恒定”功率（忽略低效率）不同。我现在去查资料！