Introducció als components clau dels controladors de motor
Com a component bàsic del tren de propulsió del vehicle elèctric, el disseny i la funció del controlador del motor es basen en el treball coordinat d'una sèrie de components clau.
Els següents són els components principals del controlador del motor i les seves funcions:
1. Barra de CC: La barra de CC és un conductor d'alta conductivitat, baixa resistència i bones característiques de dissipació de calor que connecta la bateria i el controlador del motor. Assegura que l'energia de CC es transmeti des de la bateria al controlador del motor sense pèrdua o amb pèrdues baixes.
2. Estructura de l'inversor: el nucli del controlador del motor és un inversor trifàsic de pont complet, que s'encarrega de convertir la potència de CC en potència de CA trifàsica per impulsar el motor de CA. L'inversor consta de múltiples interruptors de semiconductors de potència, que poden aconseguir un control precís del motor controlant amb precisió l'obertura i el tancament d'aquests interruptors.
3. Supressió d'interferències electromagnètiques (EMI): la interferència electromagnètica generada per l'inversor durant el funcionament es redueix filtrant components com els condensadors X i els condensadors Y. Els condensadors X i els condensadors Y s'utilitzen per filtrar entre línies elèctriques i entre línies elèctriques i terra, respectivament. Normalment s'utilitzen condensadors de pel·lícula o condensadors ceràmics i han de complir normes de seguretat específiques.
4. Circuit de control: El circuit de control és el cervell del controlador del motor, responsable de l'adquisició del senyal i la implementació de l'algorisme de control. Normalment inclou un microcontrolador o un processador de senyal digital (DSP) i circuits de suport relacionats, sent el nucli el mòdul de potència, responsable de la conversió d'energia.
5. Circuit d'accionament: el circuit d'accionament proporciona senyals d'accionament als dispositius de commutació del mòdul d'alimentació per assegurar-se que poden canviar amb precisió i rapidesa.
6. Disipador de calor: el dissipador de calor s'utilitza per dissipar la calor generada pel mòdul d'alimentació i mantenir els components clau en funcionament a una temperatura de funcionament adequada.
7. Adquisició del senyal: el controlador del motor necessita recollir senyals de corrent trifàsic i senyals de posició a l'extrem del motor per aconseguir un seguiment en temps real de l'estat del motor. Normalment, això implica l'ús de maquinari com sensors de corrent.
8. Bus de coure de sortida de CA: la connexió entre el controlador del motor i el motor pot utilitzar un bus de coure de sortida de CA per transmetre potència CA trifàsica. El disseny de l'autobús de coure ha de tenir en compte una baixa resistència i una gran capacitat de càrrega de corrent.
9. Interfície del sensor del resolutor: el senyal de posició del motor el proporciona normalment el sensor del resolutor, que s'ha de connectar a la interfície corresponent del controlador del motor.
10. Integració del sensor de corrent: el sensor de corrent s'integra generalment dins del controlador del motor per mesurar el corrent del motor. Es poden utilitzar sensors d'efecte Hall o sensors perforats buits.
El treball col·laboratiu d'aquests components garanteix que el controlador del motor pugui aconseguir un control precís del motor del vehicle elèctric alhora que garanteix la seguretat i la fiabilitat del sistema.
MCU es compon principalment dels mòduls següents:
1. Microcontrolador: la funció bàsica del microcontrolador és controlar l'inversor de font de tensió (VSI) per convertir l'energia rebuda de la bateria en la forma de potència requerida. Rep el senyal de l'accelerador del conductor com a entrada de control principal i controla la velocitat i el parell ajustant el cicle de treball del pols de modulació d'amplada de pols (PWM). El control vectorial de camp (FOC) implementat al microcontrolador garanteix un control del motor eficient i ràpid.
2. Inversor de font de tensió (VSI): VSI s'encarrega de convertir l'energia de CC en energia de CA per impulsar el motor. Normalment s'utilitzen sis MOSFET per implementar VSI, i de vegades s'utilitzen combinacions paral·leles de MOSFET per augmentar la capacitat actual.
3. Detecció de corrent de fase: els sensors de corrent basats en l'efecte Hall s'utilitzen per detectar el corrent de fase del motor per garantir un control precís. Normalment s'utilitzen dos sensors de corrent per detectar corrents de dues fases, i el corrent de tercera fase es deriva d'aquests dos.
4. Font d'alimentació: els sensors integrats de l'MCU requereixen una font d'alimentació adequada. A més, el microcontrolador, el sensor de temperatura del motor i el sensor de retroalimentació de posició també requereixen diferents nivells d'alimentació. La secció d'alimentació converteix la tensió de CC fixa en els diferents nivells de tensió necessaris.
5. Controlador de la porta: el circuit del controlador de la porta s'utilitza per amplificar el nivell de tensió dels polsos PWM generats pel microcontrolador per garantir una transmissió efectiva del senyal.
6. Transceptor CAN: El transceptor CAN s'utilitza per conduir i detectar dades transmeses a través del bus CAN. Converteix la lògica d'un sol extrem utilitzada pel controlador en un senyal diferencial transmès al bus CAN.
7. Sensor de retroalimentació de posició: aquests sensors proporcionen informació sobre la posició del rotor del motor i són essencials per aconseguir un control vectorial precís. Normalment s'utilitzen codificadors o sensors resolutors per proporcionar aquests senyals de retroalimentació.
8. Sensor de temperatura: el sensor de temperatura s'utilitza per controlar la temperatura del motor i del controlador per garantir un funcionament segur del sistema i evitar el sobreescalfament.
El treball col·laboratiu d'aquests mòduls garanteix que el controlador del motor pugui controlar el motor de manera eficient i precisa alhora que garanteix l'estabilitat i la seguretat del sistema.