Moduron gyrru PMSM Pumbaa 60KW ar gyfer cerbyd trydan PML60

1. Modur gwifren fflat
• Mae ffurf dirwyn y modur yn trawsnewid yn raddol o wifren gron i wifren wastad, gyda chyfradd llenwi slotiau uchel, pennau byr, dwysedd pŵer uchel a chynhwysedd gwasgaru gwres cryf

2. Dyluniad inswleiddio foltedd uchel
• Mae'r modur yn mabwysiadu deunyddiau a phrosesau inswleiddio newydd i fodloni gofynion amledd newid uchel rheolwyr SiC ar gyfer moduron sy'n gynyddol gyflym

•3. Berynnau inswleiddio cyflymder uchel a dyletswydd trwm
• Mae dyluniad y modur yn defnyddio berynnau wedi'u hinswleiddio, a all fodloni gofynion dylunio o 24000RPM/mun; A gall atal cynhyrchu cyrydiad trydanol berynnau yn effeithiol

4. Modur wedi'i oeri ag olew
• Mae'r modur yn mabwysiadu strwythur oeri olew cyflym, sy'n lleihau'r pŵer graddedig yn effeithiol ar ôl i'r gyfaint gael ei leihau, sydd nid yn unig yn gwella'r effeithlonrwydd, ond hefyd yn gwella oes gwasanaeth y system

5. Perfformiad NVH rhagorol
• Mae rotor y modur yn mabwysiadu strwythur polyn gogwydd segmentedig, sy'n optimeiddio NVH y system fodur yn effeithiol

Ym meysydd awtomeiddio diwydiannol, cerbydau ynni newydd, a roboteg pen uchel, mae moduron cydamserol magnet parhaol (Modur Cydamserol Magnet Parhaol, PMSM) wedi dod i'r amlwg fel dewis craidd ar gyfer systemau gyrru oherwydd eu heffeithlonrwydd uchel, eu maint cryno, a'u nodweddion ymateb deinamig uwchraddol. Mae'r erthygl hon yn darparu dadansoddiad cynhwysfawr o'r dechnoleg modur hanfodol hon o sawl dimensiwn, gan gynnwys diffiniad, egwyddorion gweithio, dyluniad strwythurol, rhesymeg reoli, manteision ac anfanteision, a chymhariaeth â moduron amledd amrywiol BLDC.

I. Diffiniad a Nodweddion Craidd PMSM

Modur cydamserol magnet parhaol yw modur cydamserol AC tair cam. Ei nodwedd ddiffiniol yw nad oes angen unrhyw weindiad cyffroi ar y rotor; yn lle hynny, mae'n cynhyrchu maes magnetig cyson yn uniongyrchol trwy fagnetau parhaol (e.e., neodymiwm-haearn-boron, samariwm-cobalt), sy'n gweithredu'n gydamserol â'r maes magnetig cylchdroi a gynhyrchir gan weindiadau'r stator.

O'i gymharu â moduron sefydlu traddodiadol, mae gan PMSMau fanteision sylweddol:

​● Effeithlonrwydd uchel: Nid yw'r rotor yn achosi unrhyw golledion cyffroi (mae colledion copr yn ddibwys), gan arwain at ddwysedd pŵer dros 30% yn uwch na dwysedd moduron anwythiad.

​● Ymateb deinamig uchel: Yn gallu darparu trorym llawn ar gyflymder sero, gan ei wneud yn addas ar gyfer cymwysiadau sydd angen gweithrediadau cychwyn-stopio mynych.

​● Sŵn isel a trorym llyfn: Wedi'i gynllunio gyda grym electromotif cefn sinwsoidaidd (EMF), mae'n gweithredu gyda dirgryniad lleiaf posibl.

​● Ffactor pŵer uchel: Darperir maes magnetig y rotor gan fagnetau parhaol, gan ddileu'r gydran gyffroi yng ngherrynt y stator. O ganlyniad, mae ffactor pŵer y system yn agosáu at 1.

(PMSM)

II. Egwyddor Weithio PMSM

Mae gweithrediad PMSM yn dibynnu ar y mecanwaith "cysoni maes magnetig stator-rotor", sy'n mynd rhagddo fel a ganlyn:

1. Cynhyrchu maes magnetig cylchdroi'r stator: Pan gymhwysir cerrynt AC tair cam i weindiadau tair cam y stator, cynhyrchir maes magnetig cylchdroi yn y bwlch aer, gan gylchdroi ar y cyflymder cydamserol ns=60f/p

(lle mae f yn amledd y cyflenwad pŵer a p yw nifer y parau polion).

2. Cydamseru maes magnetig y rotor: Mae'r maes magnetig o fagnetau parhaol y rotor yn rhyngweithio â maes magnetig cylchdroi'r stator, gan gynhyrchu trorym electromagnetig sy'n gyrru'r rotor i gylchdroi ar y cyflymder cydamserol yn unol â maes y stator.

3. Nodwedd nad yw'n hunangychwyn: Oherwydd safle cychwynnol anhysbys y rotor a'r anallu i hunangynhyrchu trorym cychwyn, mae angen cydgysylltu PMSMs â gwrthdröydd (sy'n darparu pŵer amledd amrywiol) i gyflawni cychwyn meddal. Dim ond ar ôl i'r cyflymder gyrraedd trothwy y mae gweithrediad arferol yn dechrau.

III. Strwythur Craidd PMSM: Stator a Rotor

Mae strwythur PMSM yn debyg i strwythur modur cydamserol confensiynol, ond ei ddyluniad rotor yw'r gwahaniaethwr allweddol, gan ddylanwadu'n uniongyrchol ar berfformiad a senarios cymhwysiad.

1. Stator: Canolbwynt Trosi Ynni

Mae strwythur y stator yn gyson i raddau helaeth â strwythur moduron anwythiad AC, sy'n cynnwys craidd haearn a dirwyniadau tair cam yn bennaf:

​● Craidd haearn: Wedi'i wneud o ddalennau dur silicon wedi'u lamineiddio i leihau colledion cerrynt troelli.

● Dirwyniadau: Mae dirwyniadau tair cam wedi'u dosbarthu'n sinwsoidaidd yn slotiau'r stator. Pan gânt eu egnïo, maent yn cynhyrchu EMF cefn bron yn sinwsoidaidd, gan sicrhau bod y cerrynt allbwn a'r foltedd mewn cyfnod (gan wella'r ffactor pŵer).

2. Rotor: Y Craidd a Yrrir gan Magnetau Parhaol

Nid oes gan y rotor weindiadau cyffroi ac mae'n cynhyrchu ei faes magnetig trwy fagnetau parhaol. Mae wedi'i gategoreiddio'n ddau fath yn seiliedig ar y dull gosod magnet parhaol:

​● Modur Cydamserol Magnet Parhaol wedi'i Osod ar yr Wyneb (SPM): Mae magnetau parhaol wedi'u bondio i wyneb y rotor ac wedi'u gorchuddio â llewys amddiffynnol (e.e., ffibr carbon) i atal difrod allgyrchol. Wedi'u nodweddu gan ddwysedd fflwcs magnetig bwlch aer uchel, mae SPMs yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau sy'n sensitif i gyfaint a phwysau (e.e., gyriannau drôn).

​● Modur Cydamserol Magnet Parhaol Mewnol (IPM): Mae magnetau parhaol wedi'u hymgorffori y tu mewn i'r rotor (e.e., mewn slotiau siâp V neu siâp U). Trwy fanteisio ar dorc amharodrwydd (torc ychwanegol a gynhyrchir gan gylched magnetig anghymesur craidd y rotor), mae IPMs yn gwella gallu allbwn. Gyda effeithlonrwydd uwch a chynhwysedd gorlwytho cryfach, defnyddir IPMs yn helaeth mewn systemau gyrru cerbydau trydan.

(MODUR EV)

IV. Egwyddor Rheoli PMSM: Rheoli Fector a Thechnolegau Digidol

Er mwyn cyflawni rheolaeth cyflymder a thorc manwl iawn, mae PMSMs yn dibynnu ar dechnoleg rheoli fector (Rheolaeth sy'n Canolbwyntio ar y Maes, FOC). Mae ei graidd yn cynnwys trosi meintiau AC tair cam yn feintiau DC (echelin dq) mewn system gyfesurynnau cylchdroi trwy drawsnewid cyfesurynnau, gan alluogi rheolaeth annibynnol ar fflwcs a thorc.

Camau allweddol yn y broses reoli:

1. Canfod safle: Caffael safle a chyflymder y rotor mewn amser real gan ddefnyddio amgodiwr neu ddatrysydd, gan ddarparu cyfeirnod onglog ar gyfer trawsnewid cyfesurynnau.

2. Samplu a thrawsnewid cerrynt: Casglu ceryntau tair cam stator, sy'n cael eu trosi'n geryntau echelin dq (rheolyddion trorym) trwy drawsnewidiad Clarke/Park.

3. Cyfrifiadur DSP a modiwleiddio PWM: Mae prosesydd signal digidol (DSP) yn cyfrifo gwerthoedd cyfeirio ar gyfer ceryntau echelin dq yn seiliedig ar dorc a chyflymder targed, yna'n cynhyrchu signalau gyrru gwrthdröydd trwy Fodiwleiddio Lled Pwls Fector Gofod (SVPWM) i reoleiddio foltedd ac amledd stator.

Manteision technegol: Mae rheolaeth fector yn datgysylltu fflwcs a thorc, gan leihau amser ymateb deinamig i filieiliadau a galluogi allbwn torc llawn ar gyflymder sero. Fodd bynnag, mae angen DSPs neu MCUs perfformiad uchel, gan gynyddu cymhlethdod y system.

V. Manteision ac Anfanteision PMSM

VI. Modur Amledd Newidiol PMSM vs. BLDC: Cysylltiadau Technegol a Gwahaniaethau Cymwysiadau

Mae Moduron Amledd Newidiol DC Di-frwsh (BLDC) ill dau yn seiliedig ar fagnetau parhaol a chymudo electronig, ond maent yn wahanol o ran lleoliad y cymhwysiad:

​● BLDC: Yn canolbwyntio ar gost isel a rheolaeth syml, gan ddefnyddio gyriant tonnau sgwâr (EMF cefn trapezoidal). Mae'n addas ar gyfer cymwysiadau â gofynion manwl gywirdeb isel, fel ffannau a phympiau dŵr.

​● PMSM: Yn blaenoriaethu cywirdeb a pherfformiad uchel, gan ddefnyddio gyriant sinwsoidaidd (EMF cefn sinwsoidaidd) a rheolaeth fector gefnogol. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn meysydd pen uchel fel robotiaid diwydiannol a cherbydau trydan.

Casgliad

Gyda'i effeithlonrwydd uchel, ei faint cryno, a'i ymateb deinamig uwchraddol, mae'r modur cydamserol magnet parhaol wedi dod yn "graidd pŵer" sectorau diwydiannol ac ynni newydd. Er gwaethaf heriau o ran cymhlethdod cost a rheolaeth, bydd datblygiadau mewn deunyddiau magnet parhaol (e.e., samarium-haearn-nitrogen cost isel) a thechnolegau rheoli digidol yn ehangu ei senarios cymhwysiad ymhellach. Yn y dyfodol, bydd PMSMs yn parhau i chwarae rhan hanfodol mewn meysydd arloesol fel gweithgynhyrchu deallus a gyrru ymreolaethol.