Uvod v ključne komponente motornih krmilnikov
Kot osrednja komponenta pogonskega sklopa električnih vozil sta zasnova in delovanje motornega krmilnika odvisna od usklajenega delovanja niza ključnih komponent.
Sledijo glavne komponente krmilnika motorja in njihove funkcije:
1. DC zbiralka: DC zbiralka je prevodnik z visoko prevodnostjo, nizkim uporom in dobrim odvajanjem toplote, ki povezuje baterijski sklop in krmilnik motorja. Zagotavlja, da se enosmerni tok prenaša iz baterijskega sklopa v krmilnik motorja brez izgub ali z majhnimi izgubami.
2. Struktura pretvornika: jedro krmilnika motorja je trifazni pretvornik s polnim mostom, ki je odgovoren za pretvorbo enosmerne moči v trifazno izmenično moč za pogon izmeničnega motorja. Pretvornik je sestavljen iz več močnostnih polprevodniških stikal, ki lahko dosežejo natančen nadzor motorja z natančnim nadzorom odpiranja in zapiranja teh stikal.
3. Zatiranje elektromagnetnih motenj (EMI): Elektromagnetne motnje, ki jih ustvarja pretvornik med delovanjem, se zmanjšajo s filtriranjem komponent, kot so kondenzatorji X in kondenzatorji Y. Kondenzatorji X in kondenzatorji Y se uporabljajo za filtriranje med daljnovodi oziroma med daljnovodi in zemljo. Običajno se uporabljajo filmski kondenzatorji ali keramični kondenzatorji, ki morajo izpolnjevati posebne varnostne standarde.
4. Krmilno vezje: Krmilno vezje je možgani krmilnika motorja, ki je odgovoren za zajem signala in izvajanje krmilnega algoritma. Običajno vključuje mikrokrmilnik ali digitalni signalni procesor (DSP) in sorodna podporna vezja, pri čemer je jedro napajalni modul, ki je odgovoren za pretvorbo moči.
5. Pogonsko vezje: Pogonsko vezje zagotavlja pogonske signale preklopnim napravam v napajalnem modulu, da zagotovi, da lahko preklopijo natančno in hitro.
6. Hladilno telo: Hladilno telo se uporablja za odvajanje toplote, ki jo ustvari napajalni modul, in ohranja delovanje ključnih komponent pri ustrezni delovni temperaturi.
7. Pridobivanje signala: krmilnik motorja mora zbrati signale trifaznega toka in signale položaja na koncu motorja, da doseže spremljanje stanja motorja v realnem času. To običajno vključuje uporabo strojne opreme, kot so tokovni senzorji.
8. Izhodno bakreno vodilo AC: Povezava med krmilnikom motorja in motorjem lahko uporablja bakreno vodilo AC izhoda za prenos trifazne AC moči. Zasnova bakrenega vodila mora upoštevati nizek upor in visoko tokovno nosilnost.
9. Vmesnik senzorja razločevalca: Signal položaja motorja običajno zagotavlja senzor razločevalnika, ki ga je treba povezati z ustreznim vmesnikom krmilnika motorja.
10. Integracija tokovnega senzorja: Tokovni senzor je na splošno vgrajen v krmilnik motorja za merjenje toka motorja. Uporabijo se lahko senzorji Hallovega učinka ali votli perforirani senzorji.
Sodelovalno delo teh komponent zagotavlja, da lahko krmilnik motorja doseže natančen nadzor motorja električnega vozila, hkrati pa zagotavlja varnost in zanesljivost sistema.
MCU je v glavnem sestavljen iz naslednjih modulov:
1. Mikrokrmilnik: Osnovna funkcija mikrokrmilnika je krmiljenje pretvornika napetostnega vira (VSI) za pretvorbo energije, prejete iz baterije, v zahtevano obliko moči. Sprejema voznikov signal za plin kot glavni krmilni vhod ter nadzoruje hitrost in navor s prilagajanjem delovnega cikla impulza širinsko modulacijske impulze (PWM). V mikrokrmilniku implementiran vektorski nadzor polja (FOC) zagotavlja učinkovito in hitro krmiljenje motorja.
2. Pretvornik napetostnega vira (VSI): VSI je odgovoren za pretvorbo enosmerne energije v izmenično napetost za pogon motorja. Za izvedbo VSI se običajno uporablja šest MOSFET-ov, včasih pa se za povečanje trenutne zmogljivosti uporabljajo vzporedne kombinacije MOSFET-ov.
3. Zaznavanje faznega toka: tokovni senzorji na podlagi Hallovega učinka se uporabljajo za zaznavanje faznega toka motorja, da se zagotovi natančen nadzor. Za zaznavanje dvofaznih tokov se običajno uporabljata dva tokovna senzorja, tretji fazni tok pa izhaja iz teh dveh.
4. Napajanje: Vgrajeni senzorji MCU zahtevajo ustrezno napajanje. Poleg tega mikrokrmilnik, senzor temperature motorja in senzor povratne informacije o položaju zahtevajo tudi različne ravni napajanja. Napajalni del pretvori fiksno enosmerno napetost v zahtevane različne nivoje napetosti.
5. Gonilnik vrat: Vezje gonilnika vrat se uporablja za ojačanje nivoja napetosti impulzov PWM, ki jih ustvari mikrokrmilnik, da se zagotovi učinkovit prenos signala.
6. Oddajnik-sprejemnik CAN: Oddajnik-sprejemnik CAN se uporablja za upravljanje in zaznavanje podatkov, ki se prenašajo prek vodila CAN. Pretvori enostransko logiko, ki jo uporablja krmilnik, v diferencialni signal, ki se prenaša po vodilu CAN.
7. Senzor povratne informacije o položaju: Ti senzorji zagotavljajo informacije o položaju rotorja motorja in so bistveni za doseganje natančnega vektorskega nadzora. Za zagotavljanje teh povratnih signalov se običajno uporabljajo kodirniki ali senzorji za razreševanje.
8. Temperaturni senzor: temperaturni senzor se uporablja za spremljanje temperature motorja in krmilnika, da se zagotovi varno delovanje sistema in prepreči pregrevanje.
Sodelovalno delo teh modulov zagotavlja, da lahko krmilnik motorja učinkovito in natančno krmili motor, hkrati pa zagotavlja stabilnost in varnost sistema.