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行業(yè)視點
高性能電機應(yīng)用推動汽車工業(yè)的發(fā)展
內(nèi)容簡介:現(xiàn)代電機驅(qū)動應(yīng)用還需要保護和故障診斷等附加功能。AUIR3330S 集成了多種用以防止在異常模式下系統(tǒng)出現(xiàn)故障的功能,包括過溫狀況、輸出短路、地線或自舉電容脫斷。在上述任何一種故障狀態(tài)下,AUIR3330S 都能受到保護,并且會向微處理器報告故障診斷結(jié)果。故障診斷結(jié)果是一個數(shù)值,可直接由微處理器讀取。
  電機的采用
  我們需要追溯至多年前,回顧那段車輛不使用電機的時期。那個時候,車輛是通過手搖曲柄進行發(fā)動的,發(fā)動機冷卻風(fēng)扇和雨刷器與發(fā)動機進行機械連接。電機與內(nèi)燃機迅速結(jié)合在一起,這種結(jié)合最初主要是出于舒適度方面的考慮。這些電機都是低功率電機(<100W ),通常只需要一個簡單的繼電器驅(qū)動負載,它們是提升系統(tǒng)效率和性能的最佳選擇。隨著電機開始投入安全應(yīng)用,例如防抱死制動系統(tǒng)和牽引力控制系統(tǒng),電機需要更加可靠的驅(qū)動系統(tǒng)。
  然而,最近,汽車工業(yè)將注意力轉(zhuǎn)向了降低油耗。綠色交通的壓力已經(jīng)迫使工程師盡可能為車輛找到智能、有效的解決方案。電機在由智能電子設(shè)備驅(qū)動的情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)卓越性能。電子解決方案尤其適用于高功率電機(>100W)。盡管現(xiàn)代汽車中的發(fā)動機冷卻裝置和鼓風(fēng)機現(xiàn)在都采用電子功率控制,但電機的應(yīng)用范圍仍然很廣。汽車中的許多功能依然使用與內(nèi)燃機連接的機械系統(tǒng)。電子控制能夠在效率方面帶來顯著的改善,水泵和油泵就是很好的例子。利用電氣控制方式,功率能有效傳輸給電機,使電機在任何時候都能夠準確地滿足功率需求。
  變頻技術(shù)為汽車領(lǐng)域帶來重大機遇
  車輛發(fā)動機冷卻裝置和鼓風(fēng)機應(yīng)用變頻電機控制是最新的一個創(chuàng)舉。老款車型的發(fā)動機冷卻裝置和鼓風(fēng)機都使用由電阻器和繼電器構(gòu)成的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。采用該系統(tǒng),電機的轉(zhuǎn)速被限制為幾個離散值。實現(xiàn)任何轉(zhuǎn)速值都需要一個電阻器與電機串聯(lián)。電機的轉(zhuǎn)速不能針對功率需求實現(xiàn)最優(yōu)化,因而這一解決方案的性能極低。導(dǎo)致大多數(shù)情況下典型效率低于50%。
  電力電子技術(shù)的最新發(fā)展使變頻電機控制成為許多應(yīng)用的首選解決方案。使用變頻控制,在整個負載范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)高于90%的典型系統(tǒng)效率。以典型的 400W發(fā)動機冷卻風(fēng)扇為例,在典型負載周期內(nèi),采用電子控制器的功耗比電阻風(fēng)扇控制器少100W。節(jié)省的這100W功率相當(dāng)于每100km的燃料消耗量約減少0.1L。

  采用PWM控制技術(shù)驅(qū)動電機所面臨的挑戰(zhàn)是要符合EMI要求。在20 kHz時,系統(tǒng)會在電池側(cè)產(chǎn)生噪聲。接通和關(guān)斷期間的電流斜率di/dt是EMI的主要來源。為了符合EMI要求,必須在電池和逆變器之間連接一個無源濾波器。這一濾波器通常由兩個大電容和一個電感組成。濾波器的成本是整個系統(tǒng)的一項重要成本。在使用MOSFET 的簡單系統(tǒng)中,減小di/dt 的唯一方法就是在柵極插入一個電阻器以減緩開關(guān)速度。這樣做會大大增加開關(guān)損耗,降低系統(tǒng)效率,并且需要加大散熱器的尺寸。在這樣的系統(tǒng)中,需要權(quán)衡 EMI濾波器和散熱器的尺寸。
  AUIR3330S針對輸出采用專有di/dt 控制,以減少電池板的傳導(dǎo)輻射。這種主動di/dt 控制實現(xiàn)了EMI及開關(guān)損耗性能方面的優(yōu)化,不必再受制于EMI濾波器和散熱器的尺寸權(quán)衡。這一特征的實現(xiàn)需要在MOSFET中形成特定的柵極,使用分立元件是無法實現(xiàn)的。對于帶有驅(qū)動器的MOSFET一般應(yīng)用而言,開關(guān)時間的控制是通過使用柵極電阻控制驅(qū)動電流實現(xiàn)的。此外,AUIR3330S提供了一個可以全速范圍驅(qū)動任何類型電機的解決方案。高集成度使設(shè)計師能夠設(shè)計一個緊湊的解決方案。只需利用很少的外部組件,就可快速實現(xiàn)全速范圍設(shè)計。   主動di/dt控制
  接通過程中,驅(qū)動器會應(yīng)用大電流以便盡快達到MOSFET 閾值。電流開始流入MOSFET時,柵電流降低以限制di/dt。當(dāng)漏-源電壓開始下降時,柵電流升高以限制開關(guān)損耗。與電阻器驅(qū)動的MOSFET相比,di/dt階段開關(guān)損耗相同,但是在dv/dt階段開關(guān)損耗要低很多。因此,在相同EMI水平下,AUIR3330S的功耗低得多,只需要一個較小的散熱器。主動di/dt控制需要一個復(fù)雜的驅(qū)動器,能夠在開關(guān)不同階段采用不同的柵電流。AUIR3330S還包含了用于檢測di/dt和dv/dt階段的智能電路。
  
    現(xiàn)代電機驅(qū)動應(yīng)用還需要保護和故障診斷等附加功能。AUIR3330S 集成了多種用以防止在異常模式下系統(tǒng)出現(xiàn)故障的功能,包括過溫狀況、輸出短路、地線或自舉電容脫斷。在上述任何一種故障狀態(tài)下,AUIR3330S 都能受到保護,并且會向微處理器報告故障診斷結(jié)果。故障診斷結(jié)果是一個數(shù)值,可直接由微處理器讀取。
  此外,AUIR3330S具有電流反饋功能,能夠通過測量流經(jīng)Rifb電阻器的電壓讀取負載電流。該系統(tǒng)可以監(jiān)測負載電流,從而控制提供給負載的功率。并且可以檢測到電機堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。
  電流感測反饋用于設(shè)置過流保護閾值。當(dāng)通過Rifb 電阻器的電壓超過4.5V 時,輸出會自動切斷。此功能可防止在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下線路或電機內(nèi)的任何故障,并且可以經(jīng)過調(diào)整適應(yīng)每個系統(tǒng)的需要。
  總結(jié)
  實現(xiàn)全速電子控制的電機現(xiàn)在可以被應(yīng)用于許多新應(yīng)用中。在汽車中,一些負載仍由發(fā)動機直接驅(qū)動,例如:水泵、油泵和助力轉(zhuǎn)向泵。采用電機驅(qū)動這些負載,可大大簡化機械設(shè)計,無需采用皮帶和轉(zhuǎn)輪,同時節(jié)省發(fā)動機艙內(nèi)空間。AUIR3330S 提供了一個可以全速范圍驅(qū)動任何類型電機的解決方案,其主動di/dt 控制實現(xiàn)了EMI及開關(guān)損耗性能的優(yōu)化。
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西瑪新聞相關(guān)內(nèi)容    當(dāng)前文章:高性能電機應(yīng)用推動汽車工業(yè)的發(fā)展
DD直驅(qū)電機為何成為洗衣機新寵?
  而在安靜、穩(wěn)定性方面,DD直驅(qū)電機為什么能在工作狀態(tài)下搭建“硬幣塔”呢?著其實與直驅(qū)電機的內(nèi)部構(gòu)造也有一定關(guān)系。BLDC電機由于采用皮帶,電機位于洗衣機轉(zhuǎn)筒下方,其旋轉(zhuǎn)中心其實并不在兩者其一的中心,這樣的結(jié)構(gòu)所帶來的便是一些不必要的噪音。
步進電機應(yīng)用領(lǐng)域。
  目前用于電腦繡花機的步進電機多數(shù)為五相混合式步進電機,目的是通過采用高相數(shù)的步進電機來減小步矩角和提高控制精度,但是采用該種方式獲得的性能上的提高是有限的。
德國研發(fā)出準確檢測風(fēng)電機扇葉缺陷的新方法
  相對而言,風(fēng)電機的扇葉屬于易損部件,常額外造成數(shù)十萬歐元的運行維護費用,為此,德國弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(IAF)開發(fā)了一個用于扇葉材料質(zhì)量控制的掃描檢測裝置。
郭淑英:突破電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)核心技術(shù),聚焦電力電子
  整體對我們電機驅(qū)動系統(tǒng)提出的要求,首先,高性能,效率要高,高功率轉(zhuǎn)矩密度,良好的性能確實是能夠保證車輛的動力性和操控性,同時增加車輛續(xù)駛里程。
神力投資6億建設(shè)高端電機生產(chǎn)基地
  神力高端電機生產(chǎn)基地建設(shè)項目總用地200畝,一期用地95畝。記者在現(xiàn)場看到,目前2個倉庫的部分鋼結(jié)構(gòu)框架搭建已完成,5個車間已通過基礎(chǔ)驗收,準備進行主體建設(shè)。
東方電氣研制核電常規(guī)島循環(huán)水泵用電動機通過鑒定
  經(jīng)鑒定,與會專家一致認同:由東方電氣自主研制的CAP1400/AP1000核電常規(guī)島循環(huán)水泵泵組樣機性能指標先進,運行平穩(wěn),震動、噪聲、溫升等各項性能指標滿足標準規(guī)范要求。
金正恩視察微電機廠:要造別人想都不敢想的東西
  金正恩表示,金日成和金正日曾對平壤微電機械廠予以關(guān)注和重視,表示莫大信任。該廠的干部、科技工作者和工人每年超額完成國民經(jīng)濟計劃的每個指標。
稀土永磁電機及驅(qū)動系統(tǒng)助推新能源汽車發(fā)展
  目前,捷普公司已與國內(nèi)多家新能源汽車制造企業(yè)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系,在捷普公司組織的稀土永磁同步電機及驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研討會上,相關(guān)專家就行業(yè)熱點問題、新能源汽車發(fā)展方向等進行了廣泛交流。
寧德市搭建電機出口基地檢測認證平臺
  針對電機企業(yè)在出口國際認證時遇到的周期長、費用高以及手續(xù)繁瑣的問題,寧德檢驗檢疫局牽頭幫助聯(lián)系認證機構(gòu),主動與認證機構(gòu)合作。
Diodes新推高度集成的可逆式直流電機驅(qū)動器
  Diodes公司這個電機驅(qū)動器的高效能集成式H橋輸出級可提供高達700mA的連續(xù)電流及1.2A峰值電流,同時把音頻開關(guān)噪聲和電磁干擾降到最低,以符合嚴格的低噪聲要求。
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