BLDC मोटर का EMC डिजाइन और कार्यान्वयन विधि

सिद्धांत: मैक्सवेल के समीकरणों के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलता है, जिसमें वैकल्पिक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र घटक होते हैं। धातुओं में उच्च विद्युत चालकता और चुंबकीय पारगम्यता होती है। जब विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप धातु परिरक्षण परत पर घटना होती है, तो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून के अनुसार, विद्युत क्षेत्र धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉनों को दिशात्मक तरीके से स्थानांतरित करने के लिए ड्राइव करेगा, जिससे एक प्रेरित वर्तमान उत्पन्न होगा। लेनज़ के नियम के अनुसार, प्रेरित धारा से उत्साहित चुंबकीय क्षेत्र घटना के हस्तक्षेप चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत है, और दोनों को एक दूसरे पर एक दूसरे पर शामिल किया जाता है ताकि हस्तक्षेप चुंबकीय क्षेत्र के प्रभावी रूप से भाग को ऑफसेट किया जा सके; इसी समय, विद्युत क्षेत्र की सीमा स्थितियों के अनुसार, धातु परिरक्षण परत विद्युत क्षेत्र के प्रसार पथ को काट सकती है, जिससे एक परिरक्षण प्रभाव प्राप्त होता है।

विशिष्ट संचालन: मोटर विनिर्माण प्रक्रिया में, सामग्री के विद्युत चुम्बकीय गुणों के आधार पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु (जिनकी विद्युत चालकता लगभग 3.5 × 10⁷ एस/एम और सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता 1 के करीब है) और लोहे-निकेल मिश्र धातुओं (उच्च चुंबकीय पारगम्यता के साथ, जैसे कि पर्मलॉय, जो एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र में 10⁵ तक पहुंच सकते हैं) को पसंद करते हैं। और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप रिसाव को रोकने के लिए शेल में अंतराल और छेद को कम करने के लिए, लेजर वेल्डिंग, धातु सीलेंट, आदि जैसे उन्नत सीलिंग तकनीक को अपनाएं। एक उदाहरण के रूप में एक औद्योगिक स्वचालन उपकरण में BLDC मोटर लें। यह एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु शेल का उपयोग करता है। सटीक सीएनसी प्रसंस्करण तकनीक के माध्यम से, शेल के संयुक्त पर अंतर 0.1 मिमी से कम है, जो प्रभावी रूप से विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तीव्रता को कम करता है। ड्राइव सर्किट के लिए, सर्किट बोर्ड के आकार और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की तीव्रता के अनुसार, उपयुक्त मोटाई के साथ एक धातु परिरक्षण कवर का चयन किया जाता है, जैसे कि 0.5-1 मिमी की मोटाई के साथ एक तांबा परिरक्षण कवर, और धातु की छर्रे को सतह माउंट प्रौद्योगिकी (एसएमटी) द्वारा वेल्डेड किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एक कम-इफिडेंस वैकल्पिक कनेक्शन सर्किट और सर्किटिंग के बीच है।

नोट: परिरक्षण डिजाइन प्रक्रिया में, विभिन्न परिरक्षण परतों के बीच नए हस्तक्षेप स्रोतों के गठन से बचने के लिए विद्युत चुम्बकीय संगतता डिजाइन दिशानिर्देशों का कड़ाई से पालन किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में, मोटर हाउसिंग और ड्राइव सर्किट परिरक्षण कवर को कैपेसिटर के माध्यम से एसी को युग्मित करने की आवश्यकता होती है, और ऑप्टोकॉउलर जैसे अलगाव उपकरणों का उपयोग विद्युत अलगाव के लिए किया जाता है ताकि संभावित अंतर द्वारा उत्पन्न वर्तमान के कारण नए विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को रोका जा सके। इसके अलावा, परिरक्षण परत की ग्राउंडिंग बहुत महत्वपूर्ण है। ग्राउंडिंग सिद्धांत के अनुसार, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि कुशल विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्राप्त करने के लिए ग्राउंडिंग प्रतिरोध 0.1 and से कम है।

2। ग्राउंडिंग सिस्टम का सावधानीपूर्वक निर्माण

सिद्धांत: ओम के नियम और किरचॉफ के नियम के अनुसार, ग्राउंडिंग का मुख्य उद्देश्य वर्तमान के लिए कम-प्रतिबाधा वापसी पथ प्रदान करना है, ताकि उपकरण का धातु का खोल पृथ्वी के समान क्षमता पर हो। यह न केवल उपकरण और कर्मियों को नुकसान पहुंचाने से स्थैतिक बिजली संचय और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कारण होने वाले उच्च वोल्टेज से बच सकता है, बल्कि विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के आधार पर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से दबाता है। जब उपकरणों में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण होता है, तो ग्राउंडिंग प्रणाली जल्दी से पृथ्वी में प्रेरित वर्तमान को पेश कर सकती है, जिससे उपकरण पर प्रेरित इलेक्ट्रोमोटिव बल को कम किया जा सकता है।

विशिष्ट संचालन: मोटर का धातु खोल एक समर्पित ग्राउंडिंग तार के माध्यम से पृथ्वी से जुड़ा हुआ है। तारों और केबलों के वर्तमान वहन क्षमता गणना मानक के अनुसार, ग्राउंडिंग तार के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को मोटर की रेटेड शक्ति और अधिकतम शॉर्ट-सर्किट करंट के अनुसार सटीक गणना और चयनित किया जाना चाहिए जो पर्याप्त वर्तमान वहन क्षमता सुनिश्चित करने के लिए उत्पन्न हो सकता है। 5kW औद्योगिक BLDC मोटर में, 6 मिमी के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ एक कॉपर ग्राउंडिंग तार को शॉर्ट-सर्किट करंट के तहत वर्तमान वहन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए गणना के बाद चुना जाता है। ड्राइव सर्किट में, जब एक मल्टी-लेयर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) का उपयोग किया जाता है, तो एक परत को विशेष रूप से ग्राउंड प्लेन के रूप में परिभाषित किया जाता है, और पेशेवर पीसीबी डिज़ाइन सॉफ्टवेयर (जैसे कि अल्टियम डिज़ाइनर) का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रत्येक घटक के ग्राउंड पिन के पास ग्राउंड विमान से जुड़ा हो सकता है। कुछ प्रमुख एनालॉग सर्किट भागों के लिए, जैसे कि मोटर के स्थिति सेंसर सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट, एक एकल-बिंदु ग्राउंडिंग विधि का उपयोग जमीनी संभावित अंतर के कारण होने वाले हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से कम करने के लिए किया जाता है।

नोट: विभिन्न ग्राउंडिंग सिस्टम को आपसी हस्तक्षेप से बचने के लिए विद्युत चुम्बकीय संगतता डिजाइन विनिर्देशों का सख्ती से पालन करना चाहिए। उदाहरण के लिए, चिकित्सा उपकरणों में, मजबूत वर्तमान ग्राउंडिंग और कमजोर वर्तमान ग्राउंडिंग को स्वतंत्र ग्राउंडिंग ट्रंक का उपयोग करना चाहिए, और ग्राउंडिंग बस में ग्राउंडिंग बस में ग्राउंडिंग सिस्टम के माध्यम से कमजोर वर्तमान सर्किट में प्रवेश करने से मजबूत वर्तमान हस्तक्षेप को रोकने के लिए सुसंगत कनेक्शन बनाया जाना चाहिए। इसी समय, प्रासंगिक मानकों (जैसे कि GB 50169-2016 'इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन इंजीनियरिंग ग्राउंडिंग डिवाइस निर्माण और स्वीकृति विनिर्देशों ') के अनुसार, ग्राउंडिंग कनेक्शन की विश्वसनीयता को नियमित रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण किया जाता है कि ग्राउंडिंग प्रतिरोध हमेशा निर्दिष्ट सीमा के भीतर बनाए रखा जाता है।

3। फिल्टर का उचित विन्यास

सिद्धांत: पावर लाइन पर आयोजित हस्तक्षेप में मुख्य रूप से सामान्य मोड हस्तक्षेप और अंतर मोड हस्तक्षेप शामिल है। कॉमन-मोड इंडक्टर दो वाइंडिंग करंट द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह को दो वाइंडिंग में उत्पन्न करने के लिए दो-तार समानांतर घुमाव की अपनी विशेष संरचना का उपयोग करता है, जिससे एक-दूसरे को सुपरमिट किया जाता है, जिससे सामान्य-मोड वर्तमान में एक उच्च प्रतिबाधा विशेषता होती है और प्रभावी रूप से सामान्य-मोड हस्तक्षेप को दबा देता है; विभेदक-मोड संधारित्र में संधारित्र (X_C = frac {1} {2 pi fc}) के कैपेसिटिव रिएक्टेंस विशेषता के आधार पर अंतर-मोड वर्तमान के लिए एक कम प्रतिबाधा विशेषता होती है, और उच्च-आवृत्ति अंतर-मोड हस्तक्षेप संकेत को बायपास कर सकती है। सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन पर कम-पास फ़िल्टर एलसी सर्किट की आवृत्ति प्रतिक्रिया विशेषताओं पर आधारित है। प्रेरक और संधारित्र के मापदंडों का चयन करके, यह कम-आवृत्ति संकेतों को पारित करने और प्रभावी रूप से उच्च-आवृत्ति हस्तक्षेप संकेतों को प्रभावित करने की अनुमति देता है।

विशिष्ट संचालन: पावर इनपुट अंत में, वोल्टेज के अनुसार, बिजली की आपूर्ति की वर्तमान और हस्तक्षेप आवृत्ति रेंज, सटीक गणना के लिए सर्किट विश्लेषण सॉफ़्टवेयर (जैसे PSPICE) का उपयोग करें, और फ़िल्टर बनाने के लिए उपयुक्त मापदंडों के साथ सामान्य-मोड प्रारंभक और अंतर-मोड संधारित्र का चयन करें। उदाहरण के लिए, एक 220V, 50Hz एसी इनपुट बिजली की आपूर्ति के लिए, कॉमन-मोड इंडक्टर के इंडक्शन को 5MH के रूप में चुना जा सकता है, और डिफरेंशियल-मोड कैपेसिटर की क्षमता को 0.47μF के रूप में चुना जा सकता है। एक घरेलू एयर कंडीशनर की BLDC मोटर ड्राइव पावर सप्लाई में, इस पैरामीटर के साथ फ़िल्टर का उपयोग करने के बाद, प्रासंगिक विद्युत चुम्बकीय संगतता मानकों को पूरा करते हुए, पावर लाइन पर आयोजित हस्तक्षेप बहुत कम हो जाता है। सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन पर, सिग्नल की आवृत्ति और बैंडविड्थ के अनुसार, फ़िल्टर डिज़ाइन सिद्धांत का उपयोग एक उपयुक्त कटऑफ आवृत्ति के साथ कम-पास फिल्टर डिजाइन करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, 1MHz सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन के लिए, कम-पास फ़िल्टर की कटऑफ आवृत्ति गणना द्वारा 5MHz पर सेट की जाती है, जो प्रभावी रूप से उच्च-आवृत्ति हस्तक्षेप संकेतों को फ़िल्टर करती है।

नोट: फ़िल्टर के पैरामीटर चयन को सर्किट की वास्तविक प्रतिबाधा और आवृत्ति विशेषताओं के साथ सटीक रूप से मिलान किया जाना चाहिए, अन्यथा अपेक्षित फ़िल्टरिंग प्रभाव प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इसी समय, फ़िल्टर की स्थापना की स्थिति महत्वपूर्ण है। सबसे कम विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप प्रसार पथ के सिद्धांत का पालन करना आवश्यक है, हस्तक्षेप स्रोत और संरक्षित सर्किट के करीब होने का प्रयास करें, और ट्रांसमिशन प्रक्रिया के दौरान हस्तक्षेप संकेत के युग्मन को कम करें।

सिद्धांत: मोटर t = k_ti के विद्युत चुम्बकीय टोक़ फार्मूला के अनुसार (जहां k_t टोक़ स्थिर है और मैं वर्तमान है), PWM सिग्नल की आवृत्ति और कर्तव्य चक्र मोटर के वर्तमान और वोल्टेज परिवर्तन दर को सीधे प्रभावित करेगा, जिससे भिन्न डिग्रेस का विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप होता है। जब पीडब्लूएम आवृत्ति अन्य सर्किटों की प्राकृतिक आवृत्ति या संवेदनशील आवृत्ति के साथ प्रतिध्वनित होती है, तो हस्तक्षेप की तीव्रता कंपन सिद्धांत के अनुसार तेजी से बढ़ेगी। रैंडम PWM तकनीक PWM सिग्नल की निश्चित आवृत्ति को बाधित करने के लिए एक छद्म-यादृच्छिक अनुक्रम का परिचय देती है, ताकि हस्तक्षेप ऊर्जा समान रूप से एक व्यापक आवृत्ति रेंज में वितरित की जाए। पावर स्पेक्ट्रम घनत्व सिद्धांत के अनुसार, यह प्रभावी रूप से एक विशिष्ट आवृत्ति पर हस्तक्षेप की तीव्रता को कम करता है।

विशिष्ट संचालन: पीडब्लूएम नियंत्रण एल्गोरिथ्म को डिजाइन करते समय, संवेदनशील आवृत्तियों के साथ ओवरलैप से बचने के लिए एक उचित पीडब्लूएम आवृत्ति रेंज निर्धारित करने के लिए सिस्टम में अन्य सर्किट की परिचालन आवृत्तियों का व्यापक रूप से विश्लेषण करने के लिए स्पेक्ट्रम विश्लेषण उपकरण (जैसे एफएफटी विश्लेषक) का उपयोग करें। यादृच्छिक पीडब्लूएम तकनीक के लिए, एक रैखिक फीडबैक शिफ्ट रजिस्टर (LFSR) पर आधारित एक छद्म-यादृच्छिक संख्या जनरेटर का उपयोग आवृत्ति-अलग-अलग नियंत्रण संकेत उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, ताकि PWM सिग्नल की आवृत्ति सेट आवृत्ति रेंज के भीतर बेतरतीब ढंग से उतार-चढ़ाव हो, और उतार-चढ़ाव सीमा को आमतौर पर ± 15%पर सेट किया जा सके। एक इलेक्ट्रिक वाहन के BLDC मोटर नियंत्रण प्रणाली में, यादृच्छिक PWM तकनीक का उपयोग करने के बाद विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप तीव्रता को 10DB से अधिक कम कर दिया गया था, जिससे सिस्टम के विद्युत चुम्बकीय संगतता में प्रभावी रूप से सुधार हुआ।

नोट: यादृच्छिक पीडब्लूएम तकनीक का उपयोग करते समय, मोटर के परिचालन प्रदर्शन पर इसके प्रभाव पर पूरी तरह से विचार किया जाना चाहिए। आवृत्ति के यादृच्छिक परिवर्तन के कारण, मोटर के टॉर्क स्पंदन में वृद्धि हो सकती है। मोटर गतिशीलता के सिद्धांत के अनुसार, मोटर की परिचालन स्थिति को वास्तविक समय में निगरानी और समायोजित करने की आवश्यकता है। मोटर के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए वर्तमान बंद-लूप नियंत्रण, गति बंद-लूप नियंत्रण और अन्य रणनीतियों का उपयोग किया जा सकता है।

2। सॉफ्ट स्टार्ट और सॉफ्ट स्टॉप स्ट्रैटेजी का कार्यान्वयन

सिद्धांत: मोटर स्टार्ट और स्टॉप के क्षण में, वर्तमान के तेज परिवर्तन के कारण, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून के अनुसार, मजबूत विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप उत्पन्न होगा। सॉफ्ट स्टार्ट और सॉफ्ट स्टॉप स्ट्रैटेजीज पीडब्लूएम सिग्नल के ड्यूटी साइकिल चेंज रेट को नियंत्रित करते हैं ताकि मोटर का करंट और वोल्टेज धीरे -धीरे एक पूर्वनिर्धारित कार्यात्मक संबंध के अनुसार बदल जाए, जिससे प्रभावी रूप से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम किया जा सके। उदाहरण के लिए, ड्यूटी चक्र परिवर्तन को नियंत्रित करने के लिए एक घातीय फ़ंक्शन का उपयोग करके वर्तमान और वोल्टेज स्मूथ का परिवर्तन हो सकता है।

विशिष्ट संचालन: स्टार्टअप चरण में, मोटर और सिस्टम आवश्यकताओं की लोड विशेषताओं के अनुसार, एक उपयुक्त स्टार्टअप समय, जैसे कि 1s सेट करें। इस अवधि के दौरान, पीडब्लूएम सिग्नल का कर्तव्य चक्र धीरे -धीरे एक घातीय बढ़ते कार्य के माध्यम से बढ़ जाता है ताकि मोटर वृद्धि के ड्राइव वोल्टेज को लगातार बढ़ाया जा सके। स्टॉपिंग स्टेज में, एक स्टॉप टाइम भी सेट किया जाता है, जैसे कि 1.5s, और मोटर के धीमे स्टॉप को प्राप्त करने के लिए पीडब्लूएम सिग्नल का कर्तव्य चक्र धीरे -धीरे घातीय रूप से घटते कार्य के माध्यम से कम हो जाता है। एक लिफ्ट के BLDC मोटर ड्राइव सिस्टम में, सॉफ्ट स्टार्ट और सॉफ्ट स्टॉप रणनीतियों को अपनाने के बाद, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप काफी कम हो जाता है, और लिफ्ट ऑपरेशन की चिकनाई में सुधार होता है।

नोट: सॉफ्ट स्टार्ट और सॉफ्ट स्टॉप की समय सेटिंग को मोटर की लोड विशेषताओं और वास्तविक एप्लिकेशन परिदृश्य के अनुसार सटीक रूप से समायोजित करने की आवश्यकता है। यदि समय बहुत छोटा है, तो विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से दबा नहीं दिया जा सकता है; यदि समय बहुत लंबा है, तो यह मोटर की कार्य दक्षता और प्रतिक्रिया की गति को प्रभावित करेगा। इष्टतम समय मापदंडों को प्रयोगात्मक परीक्षण और सिमुलेशन विश्लेषण के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है।