Wie ESC funktioniert

Ein elektronischer Drehzahlregler ist ein elektronisches Gerät zur Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments eines bürstenlosen Motors. Sein Hauptprinzip basiert auf der PWM-Technologie (Pulsweitenmodulation) und einem Regelalgorithmus.

Bei elektronischen Drehzahlreglern wird die PWM-Technologie zur Steuerung von Strom und Drehzahl des Motors eingesetzt. Es steuert eine Gleichstromversorgung mit festem Wert über eine Schaltröhre (normalerweise einen MOSFET), um eine Rechteckwelle mit einer bestimmten Frequenz zu erzeugen, und steuert den Motorstrom und die Motorgeschwindigkeit durch Anpassen des Arbeitszyklus der Rechteckwelle. Elektronische Geschwindigkeitsregler verwenden normalerweise eine dreiphasige Vollbrückenschaltung, um einen bürstenlosen Motor anzutreiben. Jeder Brückenarm besteht aus mehreren MOSFETs. Durch verschiedene MOSFET-Schalterkombinationen werden die Vorwärts-, Rückwärts- und Geschwindigkeitssteuerung des Motors realisiert.



Um eine präzise Steuerung zu erreichen, verwendet der elektronische Geschwindigkeitsregler außerdem einen Regelalgorithmus mit geschlossenem Regelkreis, normalerweise unter Verwendung eines PID-Regelalgorithmus (Proportional-, Integral-, Derivativ-Regelalgorithmus). Dieser Algorithmus erreicht eine präzise Steuerung der Motorgeschwindigkeit, indem er die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors mit der erwarteten Geschwindigkeit vergleicht und entsprechende Anpassungen vornimmt.

Bei elektronischen Drehzahlreglern sind außerdem Motorpositionserkennung und Motorparameteridentifizierung erforderlich, um präzise Regelungs- und Schutzfunktionen zu erreichen. Gleichzeitig muss der elektronische Drehzahlregler auch einen Fehlerschutz wie Überstrom, Überspannung und Übertemperatur durchführen, um den sicheren Betrieb des Motors zu gewährleisten.

Elektronische Drehzahlregler umfassen neben der PWM-Technologie und den Regelalgorithmen auch folgende Vorgänge:

Motorpositionserkennung: Der elektronische Drehzahlregler muss für die Regelung die Rotorposition des Motors erkennen. Die Positionserkennung erfolgt üblicherweise mithilfe von Sensoren wie Hall-Elementen oder Encodern oder mithilfe elektronischer Phasenänderungstechnologie zur Positionserkennung.

Identifizierung der Motorparameter: Um eine präzise Steuerung zu erreichen, muss der elektronische Drehzahlregler Motorparameter wie Widerstand, Induktivität, Potenzial und andere Parameter identifizieren. Zur Parameteridentifikation werden üblicherweise Algorithmen wie die Methode der kleinsten Quadrate verwendet.

Fehlerschutz: Während des Betriebs des Motors können Überstrom, Überspannung, Übertemperatur und andere Fehlerbedingungen auftreten, und es müssen entsprechende Schutzmaßnahmen ergriffen werden, wie z. B. Überstromschutz, Überspannungsschutz, Übertemperaturschutz usw.

Elektronischer Phasenwechsel: Der elektronische Drehzahlregler verwendet einen bürstenlosen Motor zur Steuerung und erfordert eine elektronische Phasenwechseltechnologie, um die Phasenkommutierung des Motors zu realisieren. Die elektronische Phasenänderung steuert das Ein- und Ausschalten verschiedener Mosfets durch Erkennung der Rotorposition des Motors und ermöglicht so eine Vorwärts- und Rückwärtsdrehung sowie eine Drehzahlregelung des Motors.

Darüber hinaus sind bei elektronischen Geschwindigkeitsreglern folgende Punkte zu beachten:

PWM-Frequenz: Die Auswahl der PWM-Frequenz im elektronischen Drehzahlregler muss entsprechend den spezifischen Parametern des bürstenlosen Motors angepasst werden, im Allgemeinen zwischen 1 kHz und 20 kHz, um einen stabilen Betrieb des Motors zu gewährleisten.

Regelalgorithmus: Der PID-Regelalgorithmus im elektronischen Drehzahlregler muss entsprechend den Eigenschaften des Motors angepasst und optimiert werden, um präzisere Regeleffekte zu erzielen.

Motorschutz: Um den sicheren Betrieb des Motors zu schützen, benötigt der elektronische Drehzahlregler einen Überstrom-, Überspannungs-, Übertemperatur- und anderen Fehlerschutz. Gleichzeitig muss auf die Last und die Betriebsumgebung des Motors geachtet werden.

Auswahl der Stromversorgung: Elektronische Drehzahlregler erfordern eine stabile und zuverlässige Stromversorgung, die im Allgemeinen eine Gleichstromversorgung verwendet. Die Auswahl von Spannung und Strom muss entsprechend den Nennparametern des Motors angepasst werden.

Signalverarbeitung: Die Signalverarbeitung in elektronischen Geschwindigkeitsreglern erfordert Filterung, Verstärkung und andere Vorgänge, um die Genauigkeit und Stabilität des Signals sicherzustellen.