BLDC motor simulation model with configurable BEMF in Julia

Abstract

Modern technologies in the field of electrical engineering and automation require constant improvement and development. One of the key aspects of this development is the use of brushless permanent magnet (BLDC) motors. BLDC motor control methods play a key role in ensuring the efficiency and reliability of their operation. Until recently, simulation of these motors was a complex task, requiring excessive costs for computation resources, equipment and software. An important task in the development of motor control systems is the development and use of motor models. In modern motor control systems, modeling is used not only in the development process - the motor model can be an integral part of the control system, according to which control signals are calculated in real time. Processes in motors are described by systems of differential equations, and there are many methods for numerically solving these systems. The vast majority of these systems are built into relatively complex automatic design systems, and modeling control systems requires a significant amount of computing resources and studying the specifics of these systems. The search for an effective tool for modeling the motor and the control system should also take into account its availability for the scientific community and developers from the point of view of software ownership.The article presents the simulation model of a BLDC motor with simplified DC and full 3-phase electrical parts. The part of the model that generates external disturbances and control signals allows to simulate various forms of 3-phase voltage without complicating with external components or generators. The article presents the motor control results from 3-phase voltage and an autonomous voltage inverter. Сучасні технології в сфері електротехніки та автоматизації вимагають постійного вдосконалення та розвитку. Одним із ключових аспектів цього розвитку є використання безколекторних постійних магнітних (BLDC) моторів. Ці мотори знайшли широке застосування у різних галузях, включаючи автомобільну промисловість, промислову автоматизацію, медичні пристрої та багато інших. Методи керування BLDC моторами відіграють ключову роль у забезпеченні ефективності та надійності їх роботи. До недавнього часу контроль цих моторів був складним завданням, що вимагає великих витрат на спеціалізоване обладнання та програмне забезпечення. Однак, завдяки постійному розвитку технологій, сьогоднішні методи керування стали більш доступними та ефективними. Важливою задачею при розробці систем керування моторами є розробка й використання моделей мотору. В сучасних системах керування моторами моделювання використовується не лише у процесі розробки - модель мотору може бути складовою частиною системи керування за якою обчилсюються сигнали керування у режимі реального часу. Процеси у моторах описуються системами диференційних рівнянь й інснує багато методів чисельного вирішення даних рівнянь. Переважна більшість даних систем вбудована у відносно складні системи автоматичного проектування а моделювання систем керування потребує суттєвої кількості обчислювальних ресурсів й вивчення специфіки даних систем. Наведена модель описує мотор безпосередньо на мові диференційних рівнянь й дозволяє швидко моделювати процеси у моторі та їх зміни під впливом зовнішніх змінних параметрів. Модель дозволяє моделювати роботу двигуна під змінною напругою та навантаженням, а також реалізовано керування від 3-фазного інвертора.