Въведение в ключовите компоненти на моторните контролери
Като основен компонент на задвижването на електрическото превозно средство, дизайнът и функцията на моторния контролер разчитат на координираната работа на серия от ключови компоненти.
По-долу са основните компоненти на моторния контролер и техните функции:
1. DC шина: DC шина е проводник с висока проводимост, ниско съпротивление и добри характеристики на разсейване на топлината, който свързва батерията и контролера на двигателя. Той гарантира, че постояннотоковото захранване се предава от батерията към контролера на двигателя без загуби или с ниски загуби.
2. Структура на инвертора: Ядрото на контролера на двигателя е трифазен инвертор с пълен мост, който е отговорен за преобразуването на постоянен ток в трифазен променлив ток за задвижване на променливотоковия двигател. Инверторът се състои от множество силови полупроводникови превключватели, които могат да постигнат прецизен контрол на двигателя чрез прецизно контролиране на отварянето и затварянето на тези превключватели.
3. Потискане на електромагнитни смущения (EMI): Електромагнитните смущения, генерирани от инвертора по време на работа, се намаляват чрез филтриране на компоненти като X кондензатори и Y кондензатори. X кондензаторите и Y кондензаторите се използват съответно за филтриране между електропроводи и между електропроводи и земя. Обикновено се използват филмови кондензатори или керамични кондензатори, които трябва да отговарят на специфични стандарти за безопасност.
4. Верига за управление: Веригата за управление е мозъкът на контролера на двигателя, отговорен за получаването на сигнал и изпълнението на алгоритъма за управление. Обикновено включва микроконтролер или цифров сигнален процесор (DSP) и свързани поддържащи вериги, като ядрото е захранващият модул, който отговаря за преобразуването на мощността.
5. Задвижваща верига: Задвижващата верига осигурява задвижващи сигнали към превключващите устройства в захранващия модул, за да гарантира, че те могат да превключват точно и бързо.
6. Радиатор: Радиаторът се използва за разсейване на топлината, генерирана от захранващия модул, и поддържане на ключовите компоненти да работят при подходяща работна температура.
7. Получаване на сигнал: Контролерът на двигателя трябва да събира сигнали за трифазен ток и сигнали за позиция в края на двигателя, за да постигне наблюдение в реално време на състоянието на двигателя. Това обикновено включва използването на хардуер като сензори за ток.
8. AC изходна медна шина: Връзката между контролера на двигателя и двигателя може да използва AC изходна медна шина за предаване на трифазно променливотоково захранване. Дизайнът на медната шина трябва да вземе предвид ниско съпротивление и висок капацитет на ток.
9. Интерфейс на сензора на резолвера: Сигналът за позицията на двигателя обикновено се предоставя от сензора на резолвера, който трябва да бъде свързан към съответния интерфейс на контролера на двигателя.
10. Интегриране на сензор за ток: Сензорът за ток обикновено е интегриран в контролера на двигателя за измерване на тока на двигателя. Могат да се използват сензори с ефект на Хол или кухи перфорирани сензори.
Съвместната работа на тези компоненти гарантира, че контролерът на двигателя може да постигне прецизен контрол на двигателя на електрическото превозно средство, като същевременно гарантира безопасността и надеждността на системата.
MCU се състои основно от следните модули:
1. Микроконтролер: Основната функция на микроконтролера е да управлява инвертора на източника на напрежение (VSI), за да преобразува мощността, получена от батерията, в необходимата форма на мощност. Той получава сигнала за газта на водача като основен управляващ вход и контролира скоростта и въртящия момент чрез регулиране на работния цикъл на импулса на широчинно-импулсната модулация (PWM). Векторното управление на полето (FOC), внедрено в микроконтролера, осигурява ефективно и бързо управление на двигателя.
2. Инвертор на източник на напрежение (VSI): VSI е отговорен за преобразуването на постоянен ток в променлив ток за задвижване на двигателя. Шест MOSFETs обикновено се използват за внедряване на VSI, а понякога паралелни комбинации от MOSFETs се използват за увеличаване на текущия капацитет.
3. Отчитане на фазовия ток: Токовите сензори, базирани на ефекта на Хол, се използват за отчитане на фазовия ток на двигателя, за да се осигури прецизен контрол. Два сензора за ток обикновено се използват за отчитане на двуфазни токове, а третият фазов ток се извлича от тези два.
4. Захранване: Вградените сензори на MCU изискват подходящо захранване. В допълнение, микроконтролерът, температурният сензор на двигателя и сензорът за обратна връзка по позицията също изискват различни нива на захранване. Секцията за захранване преобразува фиксираното постоянно напрежение в необходимите различни нива на напрежение.
5. Гейт драйвер: Веригата на гейт драйвера се използва за усилване на нивото на напрежение на PWM импулсите, генерирани от микроконтролера, за да се осигури ефективно предаване на сигнала.
6. CAN трансивър: CAN трансивърът се използва за управление и откриване на данни, предавани по CAN шината. Той преобразува логиката с единичен край, използвана от контролера, в диференциален сигнал, предаван по CAN шината.
7. Сензор за обратна връзка за позиция: Тези сензори предоставят информация за позицията на ротора на двигателя и са от съществено значение за постигане на точно векторно управление. Обикновено се използват енкодери или сензори за разрешаване, за да осигурят тези сигнали за обратна връзка.
8. Температурен сензор: Температурният сензор се използва за наблюдение на температурата на двигателя и контролера, за да се осигури безопасна работа на системата и да се предотврати прегряване.
Съвместната работа на тези модули гарантира, че контролерът на двигателя може да управлява двигателя ефективно и точно, като същевременно гарантира стабилността и безопасността на системата.