Considerando que os motores BLDC representam uma grande proporção do consumo global total de eletricidade, garantir o seu funcionamento eficiente é claramente essencial. A comutação eletrónica dos motores BLDC possibilita uma poupança de energia considerável. Embora os sistemas baseados em sensores possam proporcionar um controlo altamente eficaz dos motores BLDC, nem sempre são adequados. Em muitos casos, limitações severas de espaço ou restrições orçamentais inviabilizam esta abordagem. Em vez disso, o controlo sem sensores é obtido através da medição da força eletromotriz (FEM) induzida.
O controlo orientado para o campo (FOC) permite a criação de um estator com rotação suave e campo magnético. Este método geralmente minimiza a ondulação do binário, evitando tensões mecânicas indesejadas e produzindo muito pouco ruído audível.
Existem quatro etapas básicas no FOC. São elas:
Medição da corrente real que atravessa os enrolamentos do estator.
Geração de um sinal de erro comparando a corrente medida com a corrente desejada.
Amplificação do sinal de erro para criar uma tensão de correção.
Modulação da tensão de correcção nos terminais do motor.
Graças a este circuito de feedback continuamente atualizado, o motor pode operar suavemente. No entanto, é de notar que determinar com precisão a posição do rotor sem o uso de sensores (como os de efeito Hall) pode ser difícil, especialmente quando o rotor roda a baixa velocidade.
Operar a estas baixas velocidades afeta a capacidade dos algoritmos FOC de calcular as comutações necessárias. As técnicas que tentam compensar isto implicam a perda de muitas das vantagens originais da utilização do FOC, uma vez que a aplicação de sinais de alta frequência provoca ondulação de binário, gerando ruído acústico e vibrações no sistema. Isto resulta em perdas de eficiência. Além disso, a presença destes sinais de alta frequência também pode ser problemática do ponto de vista da compatibilidade eletromagnética (CEM).
O lançamento da unidade de microcontrolador (MCU) M4K da Toshiba representa um avanço significativo no controlo eficiente dos motores BLDC. Este dispositivo integra a tecnologia proprietária Advanced Vector Engine Plus (A-VE+) da empresa, que realiza todos os cálculos matemáticos necessários para um controlo frontal (FOC) totalmente eficiente e sem sensores.
Outra inovação é a tecnologia Advanced Programmable Motor Driver (A-PMD) empregue. A-PMD significa que as saídas PWM do motor podem ser geradas utilizando modulação por largura de impulso (PWM) individual atribuída a cada fase do motor. Consequentemente, já não é necessário aplicar sinais de alta frequência quando o motor está a funcionar a baixas velocidades (eliminando, assim, os problemas de vibração e ruído já referidos). A solução M4K com A-VE+ também requer muito pouco processamento após a configuração inicial.
A Toshiba publicou um documento técnico detalhando esta abordagem FOC mais recente. Pode ser baixado aqui.
