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bsport体育:一种更快、更有效地将无刷直流电机设计推向市场的方式

来源:bsport体育注册 作者:bsport体育登录|发布时间:2024-12-23 11:37:11


  电机是目前世界上最大的电力消耗者,并且占比非常大。荷兰能源研究中心(ECN)估计,全球发电量的45%是由电机消耗的。因此,为了推动效率的提高,各国正通过立法手段来提高电机的效率标准。2021年7月,欧盟开始实施“电机和变速驱动装置条例(EU) 2019/1781”,对之前被排除在标准之外的一些电机增加了最低效率限值,并缩短了为其他类型电机符合效率要求所预留的时间。此类法规显示的趋势很明显 – 所允许的最低效率将随着时间的推移不断提高。新的电机设计应尽可能的高效,以避免在其工作寿命结束前就被立法强制替换的风险。

  这些法律涵盖了各种各样的电机,从基础设施泵中的大型电机到为PC风扇供电的微型电机。尺寸不是唯一的考虑因素 - 电机的类型也很重要。以前,有刷直流电机被广泛使用,但它们的效率相对较低,可靠性有限 – 电刷会随着时间的推移而磨损,需要更换。在各种运转速度和负载下对更高的效率和更大的可靠性的需求,导致无刷直流(BLDC)电机在新设计中被广泛采用。

  无刷直流电机不需要电刷和换向器之间的物理接触。这一步消除了摩擦引起的机械损耗,使无刷直流电机更适合长期使用。由于转子不需要供电,因此无需电刷和滑环,换向器组件也简化了结构。这也使得无刷直流电机在更小的封装内,每瓦特输出的扭矩比有刷直流电机更大。

  无刷直流电机使用永磁体作为转子,它与定子线圈产生的电磁场相互作用。这些线圈以精确的模式导通和关断,以确保转子有效转动。这种模式由微(MCU)算法决定,并使用嵌入电机的传感器提供实时反馈以实现精确控制。微向开关发送信号,控制通过线圈的电流。尽管微控制给电机驱动器增加了一些复杂性,但它提供了更大程度的灵活性和精确性。

  由于有关电机效率的法规标准针对的是整个电机组件的运行情况,因此必须使每个阶段的运行达到最佳状态,以尽量减少整体损耗。这包括用于为电机供电的逆变器。逆变器的性能受到热量的限制。除了缩短逆变器的使用寿命外,当驱动器过热时,不良的热性能会阻止逆变器向电机驱动器提供足够的电流。解决散热问题的典型方法是使用散热片,或在某些情况下使用辅助风扇,但这两种解决方案都不太理想。两者都会加大电机尺寸和重量,这不利于实现电机小型化,并且会增加BOM物料数、增加设计复杂性并降低设计的机械强度。

  Power Integrations (PI) – 在开发用于离线功率变换和栅极驱动的高度集成的高压IC方面拥有丰富的经验 - 能够从两个不同的方向解决这个问题。第一个方法是提供一种有效的架构,最大限度地减少需要耗散的热量。第二个方法是采用单独的IC分别驱动各个相的电机绕组,以提供一个可扩展的解决方案,其灵活性足以支持单相和多相电机。每个驱动器的损耗所产生的少量热量均匀分布于整个PCB上,而不是集中在某个集中发热点。

  这就是我们的BridgeSwitch™系列集成半桥(IHB)电机驱动器,适用于驱动同步电机(无刷直流或永磁同步电机(PMSM))以及异步电机(例如交流感应电机)。BridgeSwitch器件的效率可高达98.5%,适用于功率范围为30W(典型IRMS = 0.2A)至400W(典型IRMS = 1.1A)的逆变器设计。BridgeSwitch IC集成了下管和上管驱动器、、电平变换器和两个N通道600V快速恢复外延型二极管FET (FREDFET),并可提供无损耗的电流检测功能。FREDFET具有极快恢复的体二极管,使其成为驱动电感负载的理想选择。它们可显著降低开关损耗,并具有软恢复特性以减少EMI。

  BridgeSwitch IC可自行供电,允许使用更简单的系统供电电源(例如PI的LinkSwitch™-TN2)来驱动微。可以使用小型非隔离驱动器,而不是传统设计中的多路输出隔离反激式方案,从而进一步缩减BOM、降低设计复杂性并减小电路板空间。内部还集成逆变器诊断功能,可减少所需的传感器数量和微处理器故障处理资源占比。BridgeSwitch IC集成了许多基于硬件的故障保护和外部系统级监测功能。这种硬件方案不仅能提供比软件保护更快的响应,而且由于该架构具有硬件方式实现的逐周期下管和上管过流保护以及板载监测功能,因此更容易通过UL/IEC 60730认证。通过硬件方式实现这些功能,意味着满足UL/IEC 60730的软件要求从B级降低到A级,无需在软件更新后重新认证。

  为了让设计更快地推向市场,PI还为BridgeSwitch产品系列开发了多款无刷直流电机参考设计套件(RDK)。新的参考设计可提供高达400W的输出功率且无需散热片,能够支持具有更大RMS电流要求和高散热要求的应用,如压缩机、吸油烟机以及家用和商用风机和泵。

  RDK-851是一款使用BridgeSwitch IC BRD1260C的50W高压无刷直流电机控制设计,适用于风机应用。这种具有控制输入接口的三相逆变器可提供超过93%的效率。该设计采用直径为88mm的PCB。

  (LNK3204D)为电流检测放大器供电,也可选择为BridgeSwitch器件提供外部偏置供电。

  RDK-853是一款非常出色的300W压缩机三相电机驱动解决方案,它在整个负载范围内的效率超过98%,并且采用95mm x 75mm的PCB。该方案使用BridgeSwitch IC

  BRD1265C和LinkSwitch-TN2 LNK3204D IC,它具有可提供瞬态相电流输出信号的信号接口并可为每个BridgeSwitch器件提供故障报告,从而支持任何微实现无传感器FOC控制。

  PI还提供单相无刷直流电机驱动器参考设计。RDK-872是一款效率高达97%的70W设计方案。这款单相逆变器使用了两个采用薄型表面贴装封装的BridgeSwitch BRD1261C IC,其裸焊盘能够通过PCB进行散热。

  RDK-873是一款效率高达95%的30W紧凑型无刷直流电机驱动器。逆变器功率级使用两个BridgeSwitch BRD1260C电机驱动器IC,并且采用全桥逆变器设计。

  为了进一步简化设计过程,PI推出了Motor-Expert™,这是一款电机控制配置和诊断应用程序,为所有参数和命令提供了图形用户界面,以及用于以串行模式与电机交互的终端仿真器。Motion Scope(运行概览)功能提供可实时查看的重要变量的线性图。

  传统的电动机正反转控制电路相当复杂,而功能却相当简单。笔者最近购买的一种多功能电动机正反转,结构非常简单,而控制功能却相当强大。因此,笔者对其实物进行了剖析,并结合产品说明书整理出此文,供读者参考。 图1是专用控制芯片的到位开关、单键控制、保护时间设定的连接电路。 D1803集成电路具有8级保护时间,通过TIM0~TIM2三引脚进行设定。具体设置方法如附表所示。 图2是电机控制最基本的电路图,整个控制电路采用12V直流电源供电。 一、直流电机的正反转控制 图3是控制直流电机的继电器触点与电机的连接方法,适合6V~48V各种电压的直流电机。 1.正转、反转独立控制模式

  正反转原理与故障维修 /

  下面介绍有刷电机的旋转原理。我将以静止的图像和文字来解释有刷电机的旋转原理的运动,所以还请您发挥想象力进行理解。 ① 从初始状态逆时针旋转 线圈A在最上方,将电源连接到电刷,设左侧为(+),右侧为(-)。大电流从左电刷通过换向器流到线圈A。这是线圈A的上部(外侧)变为S极的结构。 而由于线从左电刷流向线圈B和线圈C的方向与线圈A相反,因此线圈B和线圈C的外侧变为弱N极(在图中用略小字母表示)。 这些线圈中产生的磁场以及磁体的排斥和吸引作用使线圈受到逆时针旋转的力。 ② 进一步逆时针旋转 接下来,假设在线°的状态下,右电刷与两个换向器接触。 线圈A的电流持续从左电刷流过右电刷,并且线圈的外侧保

  的旋转原理 /

  光伏逆变器是光伏系统中最重要的核心部件之一,而光伏逆变器质量的优劣又关系到光伏电站的发电效率以及发电量的高低。每一位用户在选择时都会担心,作为业外人员不懂行业知识,担心上当受骗,都希望自己能够了解或者能够选择适合自己的光伏逆变器,下面小编就带您认识和了解怎么选择光伏逆变器。 1.从应用场合区分选择 目前,光伏电站主要应用场合为荒漠、山丘、屋顶电站三种。所以在选择时就将自己的类别分清。 (1)荒漠类型电站——建议选用集中型光伏逆变器 荒漠地区广阔平坦、面积大、电站规模大,集中型光伏逆变器相对比其他形式逆变器有明显优势。首先整个电站光伏逆变器初始投资成本低,其次集中型在最高效率和过载能力等方面具有优势,集中型方案更加符合电网接入要求,

  三相电机一根线不通的原因及解决方法 如果三相电机中有一根线不通,通常表现为电机无法启动或启动后运行不正常。以下是可能导致这种情况的原因和解决方法: 电机绕组断路:电机绕组内部的导线可能出现断路,导致电流无法流通。可以使用万用表等仪器检查电机的三个绕组之间是否存在断路,如果发现问题,需要将电机绕组中的断路处重新焊接或更换电机绕组。 电机绕组短路:电机绕组内部的导线可能会短路,导致电流过大,甚至可能引起电机起火。可以使用万用表等仪器检查电机的三个绕组之间是否存在短路,如果发现问题,需要对电机绕组进行绝缘处理或更换电机绕组。 电机接线松动:电机接线盒内的接线可能会松动,导致电流无法正常流通。可以检查电机接

  “由PLC+伺服+伺服电机(配套设备)+编码器(外部设备端)组成的全闭环系统,如何实现??我的方法是由PLC无限脉冲给伺服器,当达到要求工艺位置(外部编码器连接至PLC)时PLC停止脉冲输出,但实际停连位置不够准确,大概是由于,达到位置再停止信号会因为伺服器的减速停车而误差!!” 1、楼主的论述中,认为“由PLC+伺服+伺服电机(配套设备)+编码器(外部设备端)组成的全闭环系统”,电机的运转是由PLC发脉冲控制的,PLC发脉冲电机开始转,PLC发脉冲快,电机就转得快,……; 2、楼主的这个理解是错误的,不只是楼主错误,很多“专家”也是这样认为的; 3、“由PLC+伺服+伺服电机(配套设备)+编码器(外部设备端

  模拟信号处理及功率管理解决方案供应商 Zetex Semiconductors 近日推出三款为有限驱动电压应用设计的N 沟道增强模式 MOSFET。 这三款新产品分别为 20V 的ZXMN2B03E6 (SOT236封装)、ZXMN2B14FH和ZXMN2B01F(两者均为SOT23封装)。这些器件均具有1.8VGS条件下的低损耗开关功能,可以使用两个1.2V 电池或一个锂离子电池驱动。其超低栅极驱动意味着可以直接通过逻辑门来驱动。 三款新 MOSFET可确保1.8VGS 条件下的导通电阻 (RDS(ON) ) 分别低于75毫欧(m)、100毫欧(m)和200毫欧(m),使之在低压应用中大显身手,例如高端分段开关的电平转换、升

  光伏大潮,浩荡而来。 潜藏着深厚新能源技术基因的中国逆变器业者,经历了起初的不确定性,但就是凭借着对行业潜力和爆发力的深信不疑,将整体的业务构建和执行深深落实于行动中,如今在全球逆变器市场中光速挺进。 无论是早期的光伏逆变器业务,还是对已吹响集结号、正处于上升势头的户用储能(下称“户储”)市场脉动的精准把握与机会捕。