EMC metoda dizajna i implementacije BLDC motora

Načelo: Prema Maxwellovim jednadžbama, elektromagnetske smetnje šire se u obliku elektromagnetskih valova, koji sadrže izmjenične komponente električnog i magnetskog polja. Metali imaju visoku električnu vodljivost i magnetsku propusnost. Kad se elektromagnetska smetnja incide na sloju metalnog zaštitnog sloja, prema zakonu elektromagnetske indukcije, električno polje će pokretati slobodne elektrone u metalu da bi se kretalo na usmjereni način, stvarajući na taj način induciranu struju. Prema Lenzovom zakonu, magnetsko polje pobuđeno induciranom strujom suprotno je magnetskom polje s interferencijama, a njih dvoje se međusobno prekrivaju kako bi se učinkovito nadoknadio dio magnetskog polja smetnje; U isto vrijeme, prema graničnim uvjetima električnog polja, metalni oklopni sloj može odsjeći put širenja električnog polja, postižući na taj način oklopni učinak.

Specifičan rad: U procesu proizvodnje motora, na temelju elektromagnetskih svojstava materijala, aluminijske legure (čija je električna vodljivost oko 3,5 × 10 ° s/m, a relativna magnetska propusnost blizu 1) i legure željeza-nickel (s visokom magnetskom propusnošću, koji mogu dostići 10 ⁵ u slab. I usvojite naprednu tehnologiju brtvljenja, poput laserskog zavarivanja, metalnog brtvila itd., Kako biste umanjili praznine i rupe u ljusci kako bi se spriječilo istjecanje elektromagnetskih smetnji. Uzmite BLDC motor u opremu za industrijsku automatizaciju kao primjer. Koristi aluminijsku leguru. Kroz preciznu tehnologiju CNC obrade, jaz na spoju školjke je manji od 0,1 mm, što učinkovito smanjuje intenzitet elektromagnetskog zračenja. Za pogon pogona, prema veličini pločice i intenziteta elektromagnetskih smetnji, odabran je metalni zaštitni poklopac s odgovarajućom debljinom, kao što je pokrov bakra s debljinom od 0,5-1mm, a metalni srapnel zavaren površinskom tehnologijom (SMT) kako bi se osiguralo da se električni priključak niskog učvršćivanja.

Napomena: U procesu dizajna zaštite, smjernice za dizajn elektromagnetske kompatibilnosti moraju se strogo slijediti kako bi se izbjeglo stvaranje novih izvora smetnji između različitih oklopnih slojeva. Na primjer, u automobilskim elektroničkim sustavima, motorno kućište i poklopac za zaštitu pogonskog kruga moraju biti izmjenični spojeni kroz kondenzatore, a uređaji za izolaciju poput optokouplera koriste se za električnu izolaciju kako bi se spriječilo nove elektromagnetske smetnje uzrokovane strujom generiranom potencijalnom razlikom. Osim toga, uzemljenje oklopnog sloja je vrlo važno. Prema teoriji uzemljenja, potrebno je osigurati da je otpor uzemljenja manji od 0,1Ω kako bi se postigao učinkovit elektromagnetsko zaštitu.

2. Pažljiva konstrukcija sustava uzemljenja

Načelo: Prema Ohmovom zakonu i Kirchhoffovom zakonu, osnovna svrha utemeljenja je osigurati povratni put niske impedance za struju, tako da je metalna ljuska opreme u istom potencijalu kao i Zemlja. To ne samo da može izbjeći visoki napon uzrokovan statičkim akumulacijom električne energije i elektromagnetskom indukcijom zbog štete opremi i osoblju, već i učinkovito suzbijanje elektromagnetskih smetnji na temelju principa elektromagnetske indukcije. Kada se u opremi dogodi elektromagnetska indukcija, sustav uzemljenja može brzo uvesti induciranu struju u zemlju, smanjujući na taj način induciranu elektromotornu silu na opremu.

Specifični rad: Metalna ljuska motora spojena je sa zemljom kroz namjensku žicu za uzemljenje. Prema standardu izračunavanja struje žica i kabela za izračunavanje kapaciteta, potrebno je precizno izračunati i odabrati precizno precizno precizno precizno izračunavanje i odabrano u skladu s nazivnom snagom motora i maksimalnoj struji kratkog spoja koja se može stvoriti kako bi se osigurala dovoljna struja nošenja. U industrijskom BLDC motoru 5kW, nakon izračuna odabrana je bakrena žica za uzemljenje s površinom poprečnog presjeka od 6 mm² kako bi se ispunili trenutni zahtjevi za nošenje pod strujom kratkog spoja. U pogonskom krugu, kada se koristi višeslojna tiskana ploča (PCB), jedan je sloj posebno definiran kao zemaljska ravnina, a profesionalni softver za dizajn PCB-a (kao što je Altium Designer) koristi se za razumno postavljanje tla via kako bi se osiguralo da se prizemne inovine svake komponente mogu povezati s prizemnom ravninom u blizini. Za neke dijelove analognog kruga ključeva, poput kruga obrade signala senzora položaja motora, koristi se jednonamjenska metoda uzemljenja za učinkovito smanjenje smetnji uzrokovane razlikom potencijala tla.

Napomena: Različiti sustavi za uzemljenje moraju strogo slijediti specifikacije dizajna elektromagnetske kompatibilnosti kako bi se izbjegle međusobne smetnje. Na primjer, u medicinskoj opremi snažno uzemljenje i slaba struja mora koristiti neovisne uzemljene deblice, a ekvistencijalne veze moraju se uspostaviti u uzemljenju kako bi se spriječilo da snažne smetnje struje uđu u krug slabe struje kroz sustav uzemljenja. Istodobno, prema relevantnim standardima (poput GB 50169-2016 'Električna instalacijski inženjering inženjering izrada uređaja za uzemljenje i specifikacije prihvaćanja '), pouzdanost priključka za uzemljenje redovito se ispituje kako bi se osiguralo da se otpor uzemljenja uvijek održava u navedenom rasponu.

3. Razumna konfiguracija filtera

Načelo: Provedena smetnja na liniju napajanja uglavnom uključuje smetnje uobičajenih načina i diferencijalnog načina rada. Induktor uobičajenog načina koristi svoju posebnu strukturu dvožične paralelne namote kako bi magnetski tok stvorio strujom uobičajenog načina u dva namotanja međusobno se međusobno suoče, predstavljajući na taj način visoku impedanciju karakterističnu za struju uobičajenog načina i učinkovito suzbijajući smetnju uobičajenog načina; Kondenzator diferencijalnog načina ima nisku impedanciju karakterističnu za struju diferencijalnog načina na temelju kapacitivne reaktancije karakteristične za kondenzator (x_c = frac {1} {2 pi FC}) i može zaobići signal interferencije visokog frekvencije. Filter za prijenos signala temelji se na karakteristikama frekvencijskog odziva LC kruga. Razumnim odabirom parametara induktora i kondenzatora omogućava niskofrekventnim signalima da prođu i učinkovito oslabe signale visokog frekvencije smetnji.

Specifičan rad: Na kraju ulaznog napajanja, prema naponu, strujnom i interferencijskom frekvencijskom rasponu napajanja, koristite softver za analizu kruga (kao što je PSPICE) za točan izračun i odaberite kondenzator zajedničkog načina i kondenzatora diferencijalnog načina s odgovarajućim parametrima da biste formirali filter. Na primjer, za 220V, 50Hz izmjenični napajanje, induktivnost induktora uobičajenog načina može se odabrati kao 5MH, a kapacitet kondenzatora diferencijalnog načina može se odabrati kao 0,47 μF. U BLDC motornom pogonu napajanja u kućnom klima uređaju, nakon korištenja filtra s ovim parametrom, provedena smetnja na liniji napajanja znatno je smanjena, udovoljavajući odgovarajućim elektromagnetskim standardima kompatibilnosti. Na liniji prijenosa signala, prema frekvenciji i širini pojasa signala, teorija dizajna filtra koristi se za dizajniranje filtra niskog propusta s prikladnom frekvencijom odsjeka. Na primjer, za liniju prijenosa signala od 1MHz, frekvencija odsjeka filtra niskog propusta postavljena je na 5MHz izračunavanjem, što učinkovito filtrira visokofrekventne interferencijske signale.

Napomena: Odabir parametara filtra mora se točno podudarati sa stvarnom karakteristikama impedancije i frekvencije kruga, u protivnom se očekivani efekt filtriranja možda neće postići. Istodobno, položaj instalacije filtra je presudan. Potrebno je slijediti princip najkraćeg puta širenja elektromagnetskih interferencija, pokušati biti blizu izvora smetnji i zaštićenog kruga i smanjiti spajanje interferencijskog signala tijekom postupka prijenosa.

Načelo: Prema formuli elektromagnetske formule motora T = k_ti (gdje je k_t konstanta zakretnog momenta i i je struja), frekvencija i radni ciklus PWM signala izravno će utjecati na brzinu promjene struje i napona, stvarajući na taj način elektromagnetsku interferenciju različitih stupnjeva. Kada PWM frekvencija odjekuje s prirodnom frekvencijom ili osjetljivom frekvencijom drugih krugova, intenzitet smetnji će se eksponencijalno povećavati prema teoriji vibracija. Slučajna PWM tehnologija uvodi pseudo slučajni niz kako bi poremetila fiksnu frekvenciju PWM signala, tako da je energija smetnje ravnomjerno raspoređena u širem frekvencijskom rasponu. Prema teoriji gustoće spektra snage, ona učinkovito smanjuje intenzitet smetnji na određenoj frekvenciji.

Specifičan rad: Prilikom dizajniranja algoritma upravljanja PWM -om, upotrijebite alate za analizu spektra (poput FFT analizatora) za sveobuhvatno analizu radnih frekvencija drugih krugova u sustavu kako biste odredili razumni raspon frekvencije PWM kako biste izbjegli preklapanje s osjetljivim frekvencijama. Za slučajnu PWM tehnologiju, generator pseudo-slučajnih brojeva na temelju linearnog registra pomaka povratnih informacija (LFSR) koristi se za generiranje kontrolnog signala koji varira frekvenciju, tako da frekvencija PWM signala fluktuira nasumično unutar postavljenog frekvencijskog raspona, a raspon fluktuacije može se općenito postaviti na ± 15%. U BLDC sustavu upravljanja motorom električnog vozila, intenzitet elektromagnetskog smetnji smanjen je za više od 10 dB nakon što je korištena slučajna PWM tehnologija, učinkovito poboljšavajući elektromagnetsku kompatibilnost sustava.

Napomena: Kada koristite slučajnu PWM tehnologiju, njegov utjecaj na radne performanse motora mora se u potpunosti uzeti u obzir. Zbog nasumične promjene frekvencije, pulsiranje momenta motora može se povećati. Prema principu dinamike motora, radni status motora potrebno je nadzirati i prilagoditi u stvarnom vremenu. Trenutačna kontrola zatvorene petlje, kontrola zatvorene petlje i druge strategije mogu se koristiti za osiguravanje stabilnog rada motora.

2. Provedba strategija mekog starta i soft zaustavljanja

Načelo: U trenutku pokretanja i zaustavljanja motora, zbog oštre promjene struje, prema zakonu elektromagnetske indukcije, stvorit će se snažna elektromagnetska smetnja. Strategije mekog starta i mekih zaustavljanja kontroliraju brzinu promjene radnog ciklusa PWM signala tako da se struja i napon motora postupno mijenjaju prema unaprijed određenom funkcionalnom odnosu, čime se učinkovito smanjuje elektromagnetska interferencija. Na primjer, korištenje eksponencijalne funkcije za kontrolu promjene radnog ciklusa može učiniti promjenu struje i napona glatkijim.

Specifičan rad: U fazi pokretanja, prema karakteristikama opterećenja motora i zahtjeva sustava, postavljaju odgovarajuće vrijeme pokretanja, poput 1. Tijekom tog razdoblja, radni ciklus PWM signala postupno se povećava kroz eksponencijalnu funkciju porasta kako bi se pogonski napon motora neprestano povećao. U fazi zaustavljanja postavljeno je i vrijeme zaustavljanja, kao što je 1,5S, a radni ciklus PWM signala postupno se smanjuje eksponencijalno smanjenom funkcijom kako bi se postigao sporo zaustavljanje motora. U sustavu BLDC motornog pogona dizala, nakon prihvaćanja strategija mekog starta i mekog zaustavljanja, elektromagnetska smetnja se značajno smanjuje, a glatkoća rada dizala je poboljšana.

NAPOMENA: Postavljanje vremena mekog starta i mekog zaustavljanja potrebno je precizno prilagoditi u skladu s karakteristikama opterećenja motora i stvarnom scenariju aplikacije. Ako je vrijeme prekratko, elektromagnetska smetnja ne može se učinkovito potisnuti; Ako je vrijeme predugo, to će utjecati na radnu učinkovitost i brzinu odziva motora. Optimalni vremenski parametri mogu se odrediti eksperimentalnim analizom ispitivanja i simulacije.