Bevezetés a motorvezérlők kulcsfontosságú elemeibe
Az elektromos jármű hajtásláncának alapvető alkotóelemeként a motorvezérlő kialakítása és funkciója kulcsfontosságú alkatrészek összehangolt munkáján alapul.
A motorvezérlő fő összetevői és azok funkciói a következők:
1. DC gyűjtősín: Az egyenáramú gyűjtősín nagy vezetőképességű, alacsony ellenállású és jó hőelvezetési jellemzőkkel rendelkező vezető, amely összeköti az akkumulátorcsomagot és a motorvezérlőt. Gondoskodik arról, hogy az egyenáram veszteség nélkül vagy kis veszteséggel kerüljön az akkumulátorcsomagból a motorvezérlőbe.
2. Az inverter felépítése: A motorvezérlő magja egy háromfázisú, teljes áthidaló inverter, amely az egyenáram háromfázisú váltakozó árammá alakításáért felelős az AC motor meghajtásához. Az inverter több teljesítmény-félvezető kapcsolóból áll, amelyek e kapcsolók nyitásának és zárásának precíz vezérlésével a motor precíz vezérlését tudják elérni.
3. Elektromágneses interferencia (EMI) elnyomása: Az inverter által működés közben keltett elektromágneses interferenciát csökkenti az olyan komponensek szűrése, mint az X kondenzátorok és az Y kondenzátorok. Az X kondenzátorok és az Y kondenzátorok a tápvezetékek közötti, illetve a tápvezetékek és a föld közötti szűrésre szolgálnak. Általában film- vagy kerámiakondenzátorokat használnak, és meg kell felelniük bizonyos biztonsági szabványoknak.
4. Vezérlő áramkör: A vezérlő áramkör a motorvezérlő agya, amely a jelek beszerzéséért és a vezérlőalgoritmus megvalósításáért felelős. Általában tartalmaz egy mikrovezérlőt vagy digitális jelfeldolgozó processzort (DSP) és a kapcsolódó támogató áramköröket, a mag pedig a tápmodul, amely az energiaátalakításért felelős.
5. Meghajtó áramkör: A meghajtó áramkör meghajtó jeleket ad a tápmodulban lévő kapcsolóeszközöknek, hogy biztosítsa azok pontos és gyors kapcsolását.
6. Hűtőborda: A hűtőborda a tápmodul által termelt hő elvezetésére szolgál, és a kulcsfontosságú alkatrészek megfelelő működési hőmérsékleten működnek.
7. Jelgyűjtés: A motor vezérlőjének háromfázisú áramjeleket és helyzetjeleket kell gyűjtenie a motor végén a motor állapotának valós idejű monitorozása érdekében. Ez általában hardver, például áramérzékelők használatát jelenti.
8. AC kimeneti réz busz: A motorvezérlő és a motor közötti kapcsolat AC kimeneti réz buszt használhat a háromfázisú váltakozó áram továbbítására. A réz busz tervezésénél figyelembe kell venni az alacsony ellenállást és a nagy áramterhelhetőséget.
9. Rezolver érzékelő interfész: A motor helyzetjelét általában a rezolver érzékelő adja, amelyet a motorvezérlő megfelelő interfészére kell csatlakoztatni.
10. Áramérzékelő integráció: Az áramérzékelő általában a motorvezérlőbe van beépítve a motor áramának mérésére. Hall-effektus érzékelők vagy üreges perforált érzékelők használhatók.
Ezen komponensek közös munkája biztosítja, hogy a motorvezérlő precíz vezérlést érjen el az elektromos jármű motorján, miközben biztosítja a rendszer biztonságát és megbízhatóságát.
Az MCU főként a következő modulokból áll:
1. Mikrokontroller: A mikrokontroller alapvető funkciója a feszültségforrás-inverter (VSI) vezérlése, hogy az akkumulátorról kapott energiát a szükséges áramformává alakítsa. Fő vezérlőbemenetként fogadja a vezető fojtószelep-jelét, és az impulzusszélesség-modulációs (PWM) impulzus munkaciklusának beállításával szabályozza a sebességet és a nyomatékot. A mikrokontrollerben megvalósított mezővektor vezérlés (FOC) hatékony és gyors motorvezérlést biztosít.
2. Feszültségforrás-inverter (VSI): A VSI felelős az egyenáram váltóárammá alakításáért a motor meghajtása érdekében. Általában hat MOSFET-et használnak a VSI megvalósítására, és néha a MOSFET-ek párhuzamos kombinációit használják az áramkapacitás növelésére.
3. Fázisáram érzékelése: Hall-effektus alapú áramérzékelők a motor fázisáramának érzékelésére szolgálnak a pontos szabályozás érdekében. Általában két áramérzékelőt használnak két fázisáram érzékelésére, és a harmadik fázisáram ebből a kettőből származik.
4. Tápegység: Az MCU beépített érzékelői megfelelő tápellátást igényelnek. Ezenkívül a mikrokontroller, a motorhőmérséklet-érzékelő és a helyzet-visszacsatoló érzékelő is különböző szintű tápellátást igényel. A tápegység a rögzített egyenfeszültséget a szükséges különböző feszültségszintekké alakítja át.
5. Gate Driver: A kapumeghajtó áramkör a mikrokontroller által generált PWM impulzusok feszültségszintjének felerősítésére szolgál a hatékony jelátvitel biztosítása érdekében.
6. CAN adó-vevő: A CAN adó-vevő a CAN buszon keresztül továbbított adatok meghajtására és észlelésére szolgál. A vezérlő által használt egyvégű logikát a CAN buszon továbbított differenciáljellé alakítja.
7. Pozíció-visszacsatoló érzékelő: Ezek az érzékelők a motor forgórészének helyzetére vonatkozó információkat szolgáltatnak, és elengedhetetlenek a pontos vektorvezérlés eléréséhez. Ezeknek a visszacsatoló jeleknek a biztosítására általában kódolókat vagy feloldó érzékelőket használnak.
8. Hőmérséklet-érzékelő: A hőmérséklet-érzékelő a motor és a vezérlő hőmérsékletének figyelésére szolgál, hogy biztosítsa a rendszer biztonságos működését és megakadályozza a túlmelegedést.
Ezeknek a moduloknak a közös munkája biztosítja, hogy a motorvezérlő hatékonyan és pontosan tudja irányítani a motort, miközben biztosítja a rendszer stabilitását és biztonságát.