Strategi Pengoptimuman Tahap Perkakasan
1. Penggunaan teknologi perisai
Prinsip: Menurut persamaan Maxwell, gangguan elektromagnet menyebarkan dalam bentuk gelombang elektromagnet, yang mengandungi komponen medan elektrik dan magnet bergantian. Logam mempunyai kekonduksian elektrik yang tinggi dan kebolehtelapan magnet. Apabila gangguan elektromagnet adalah kejadian pada lapisan pelindung logam, menurut undang -undang induksi elektromagnet, medan elektrik akan memacu elektron bebas dalam logam untuk bergerak secara berarah, dengan itu menghasilkan arus yang diinduksi. Menurut undang -undang Lenz, medan magnet yang teruja oleh arus yang diinduksi adalah bertentangan dengan medan magnet gangguan kejadian, dan kedua -duanya ditumpukan pada satu sama lain untuk mengimbangi sebahagian daripada medan magnet gangguan; Pada masa yang sama, mengikut keadaan sempadan medan elektrik, lapisan perisai logam dapat memotong laluan penyebaran medan elektrik, dengan itu mencapai kesan perisai.
Operasi khusus: Dalam proses pembuatan motor, berdasarkan sifat elektromagnet bahan, aloi aluminium (yang kekonduksian elektriknya adalah kira-kira 3.5 × 10 × s/m dan kebolehtelapan magnet relatif hampir 1) dan aloi nikel yang tinggi. Dan mengguna pakai teknologi pengedap lanjutan, seperti kimpalan laser, sealant logam, dan lain -lain, untuk meminimumkan jurang dan lubang di shell untuk mengelakkan kebocoran gangguan elektromagnet. Ambil motor BLDC dalam peralatan automasi perindustrian sebagai contoh. Ia menggunakan shell aloi aluminium. Melalui teknologi pemprosesan CNC yang tepat, jurang pada sendi shell kurang daripada 0.1mm, yang berkesan mengurangkan intensiti radiasi elektromagnet. Untuk litar pemacu, mengikut saiz papan litar dan intensiti gangguan elektromagnet, penutup pelindung logam dengan ketebalan yang sesuai dipilih, seperti penutup pelindung tembaga dengan ketebalan 0.5-1mm, dan serpihan logam dikimpal oleh teknologi gunung permukaan (SMT)
Nota: Dalam proses reka bentuk perisai, garis panduan reka bentuk keserasian elektromagnet mesti diikuti dengan ketat untuk mengelakkan pembentukan sumber gangguan baru antara lapisan perisai yang berbeza. Sebagai contoh, dalam sistem elektronik automotif, perumahan motor dan perlindungan perisai litar pemacu perlu digabungkan dengan kapasitor, dan peranti pengasingan seperti optokouplers digunakan untuk pengasingan elektrik untuk mencegah gangguan elektromagnetik baru yang disebabkan oleh arus yang dihasilkan oleh perbezaan yang berpotensi. Di samping itu, asas lapisan perisai sangat penting. Menurut teori asas, adalah perlu untuk memastikan rintangan asas kurang daripada 0.1Ω untuk mencapai perisai elektromagnet yang cekap.
2. Pembinaan Sistem Grounding yang berhati -hati
Prinsip: Menurut undang-undang Ohm dan undang-undang Kirchhoff, tujuan utama asas adalah untuk menyediakan laluan pulangan impedans yang rendah untuk arus, supaya shell logam peralatan berada pada potensi yang sama seperti Bumi. Ini bukan sahaja boleh mengelakkan voltan tinggi yang disebabkan oleh pengumpulan elektrik statik dan induksi elektromagnetik daripada menyebabkan kemudaratan kepada peralatan dan kakitangan, tetapi juga secara berkesan menindas gangguan elektromagnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Apabila induksi elektromagnet berlaku dalam peralatan, sistem asas dapat dengan cepat memperkenalkan arus yang diinduksi ke dalam bumi, dengan itu mengurangkan daya elektromotif yang disebabkan oleh peralatan.
Operasi khusus: Cangkang logam motor disambungkan ke bumi melalui dawai asas yang berdedikasi. Menurut standard pengiraan kapasiti semasa wayar dan kabel, kawasan keratan rentas dawai asas perlu dikira dengan tepat dan dipilih mengikut kuasa yang diberi nilai motor dan arus litar pintas maksimum yang boleh dijana untuk memastikan kapasiti bawaan semasa yang mencukupi. Dalam motor BLDC perindustrian 5KW, dawai asas tembaga dengan kawasan keratan rentas 6mm² dipilih selepas pengiraan untuk memenuhi keperluan bawaan semasa di bawah arus litar pintas. Di dalam litar pemacu, apabila papan litar bercetak berbilang lapisan (PCB) digunakan, satu lapisan ditakrifkan secara khusus sebagai satah tanah, dan perisian reka bentuk PCB profesional (seperti pereka Altium) digunakan untuk menstabilkan secara munasabah tanah untuk memastikan bahawa pin tanah setiap komponen dapat dihubungkan dengan satah tanah berdekatan. Bagi sesetengah bahagian litar analog utama, seperti litar pemprosesan isyarat sensor kedudukan motor, kaedah asas satu titik digunakan untuk mengurangkan gangguan yang disebabkan oleh perbezaan potensi tanah.
Nota: Sistem asas yang berbeza mesti mengikuti spesifikasi reka bentuk keserasian elektromagnetik untuk mengelakkan gangguan bersama. Sebagai contoh, dalam peralatan perubatan, asas semasa yang kuat dan asas semasa yang lemah mesti menggunakan batang asas bebas, dan sambungan equipotential mesti dibuat di bas asas untuk mengelakkan gangguan semasa yang kuat daripada memasuki litar semasa yang lemah melalui sistem asas. Pada masa yang sama, mengikut piawaian yang berkaitan (seperti GB 50169-2016 'Kejuruteraan Elektrik Kejuruteraan Pembinaan Peranti dan Penerimaan Spesifikasi '), kebolehpercayaan sambungan asas diuji secara kerap untuk memastikan rintangan asas sentiasa dikekalkan dalam julat yang ditentukan.
3. Konfigurasi penapis yang munasabah
Prinsip: Gangguan yang dijalankan pada garis kuasa terutamanya termasuk gangguan mod biasa dan gangguan mod pembezaan. Induktor mod biasa menggunakan struktur khas penggulungan selari dua dawai untuk menjadikan fluks magnet yang dihasilkan oleh arus mod biasa dalam dua belitan yang saling melampau antara satu sama lain, dengan itu menyampaikan ciri-ciri impedans yang tinggi kepada arus mod biasa dan berkesan menindas gangguan mod biasa; Kapasitor mod pembezaan mempunyai ciri impedans yang rendah kepada arus mod perbezaan berdasarkan ciri reaktansi kapasitif kapasitor (x_c = frac {1} {2 pi fc}), dan boleh memintas isyarat gangguan frekuensi tinggi. Penapis lulus rendah pada garisan penghantaran isyarat adalah berdasarkan ciri-ciri tindak balas frekuensi litar LC. Dengan secara munasabah memilih parameter induktor dan kapasitor, ia membolehkan isyarat frekuensi rendah untuk melewati dan berkesan melemahkan isyarat gangguan frekuensi tinggi.
Operasi khusus: Pada akhir input kuasa, mengikut julat kekerapan voltan, arus dan gangguan bekalan kuasa, gunakan perisian analisis litar (seperti PSPICE) untuk pengiraan yang tepat, dan pilih induktor mod biasa dan kapasitor mod pembezaan dengan parameter yang sesuai untuk membentuk penapis. Sebagai contoh, untuk bekalan kuasa input 220V, 50Hz AC, induktansi induktor mod biasa boleh dipilih sebagai 5mH, dan kapasiti kapasitor mod perbezaan boleh dipilih sebagai 0.47μF. Dalam bekalan kuasa pemacu motor BLDC bagi penghawa dingin isi rumah, selepas menggunakan penapis dengan parameter ini, gangguan yang dijalankan di garisan kuasa sangat dikurangkan, memenuhi piawaian keserasian elektromagnetik yang berkaitan. Pada talian penghantaran isyarat, mengikut kekerapan dan jalur lebar isyarat, teori reka bentuk penapis digunakan untuk mereka bentuk penapis lulus rendah dengan kekerapan cutoff yang sesuai. Sebagai contoh, untuk talian penghantaran isyarat 1MHz, kekerapan cutoff penapis lulus rendah ditetapkan kepada 5MHz dengan pengiraan, yang secara berkesan menapis isyarat gangguan frekuensi tinggi.
Nota: Pemilihan parameter penapis mesti dipadankan dengan tepat dengan ciri -ciri impedans dan kekerapan sebenar litar, jika tidak, kesan penapisan yang dijangkakan tidak dapat dicapai. Pada masa yang sama, kedudukan pemasangan penapis adalah penting. Adalah perlu untuk mengikuti prinsip laluan penyebaran gangguan elektromagnetik terpendek, cuba dekat dengan sumber gangguan dan litar yang dilindungi, dan mengurangkan gandingan isyarat gangguan semasa proses penghantaran.
Idea Pengoptimuman di Tahap Perisian
1. Pengoptimuman Strategi Kawalan PWM
Prinsip: Menurut formula tork elektromagnet dari motor T = k_ti (di mana k_t adalah pemalar tork dan saya adalah arus), kitaran kekerapan dan tugas isyarat PWM secara langsung akan menjejaskan kadar perubahan semasa dan voltan motor, dengan itu menghasilkan gangguan elektromagnetik yang berbeza -beza. Apabila kekerapan PWM bergema dengan kekerapan semula jadi atau kekerapan sensitif litar lain, intensiti gangguan akan meningkat secara eksponen mengikut teori getaran. Teknologi PWM secara rawak memperkenalkan urutan pseudo-rawak untuk mengganggu kekerapan tetap isyarat PWM, supaya tenaga gangguan diedarkan secara merata dalam julat kekerapan yang lebih luas. Menurut teori ketumpatan spektrum kuasa, ia secara berkesan mengurangkan intensiti gangguan pada kekerapan tertentu.
Operasi khusus: Apabila mereka bentuk algoritma kawalan PWM, gunakan alat analisis spektrum (seperti penganalisis FFT) untuk menganalisis frekuensi operasi litar lain dalam sistem untuk menentukan julat kekerapan PWM yang munasabah untuk mengelakkan tumpang tindih dengan frekuensi sensitif. Untuk teknologi PWM rawak, penjana nombor pseudo-rawak berdasarkan daftar peralihan maklum balas linear (LFSR) digunakan untuk menghasilkan isyarat kawalan kekerapan yang berbeza-beza, supaya kekerapan isyarat PWM berubah secara rawak dalam julat frekuensi yang ditetapkan, dan julat turun naik secara umumnya boleh ditetapkan kepada ± 15%. Dalam sistem kawalan motor BLDC kenderaan elektrik, intensiti gangguan elektromagnet dikurangkan sebanyak lebih daripada 10dB selepas teknologi PWM rawak digunakan, dengan berkesan meningkatkan keserasian elektromagnet sistem.
Nota: Apabila menggunakan teknologi PWM rawak, kesannya terhadap prestasi operasi motor mesti dipertimbangkan sepenuhnya. Oleh kerana perubahan kekerapan rawak, pulsasi tork motor boleh meningkat. Menurut prinsip dinamik motor, status operasi motor perlu dipantau dan diselaraskan dalam masa nyata. Kawalan gelung tertutup semasa, kawalan gelung tertutup kelajuan dan strategi lain boleh digunakan untuk memastikan operasi stabil motor.
2. Pelaksanaan strategi permulaan yang lembut dan lembut
Prinsip: Pada saat permulaan motor dan berhenti, disebabkan perubahan tajam arus, menurut undang -undang induksi elektromagnetik, gangguan elektromagnet yang kuat akan dihasilkan. Strategi permulaan yang lembut dan lembut mengawal kadar perubahan kitaran tugas isyarat PWM supaya arus dan voltan motor secara beransur -ansur berubah mengikut hubungan fungsi yang telah ditetapkan, dengan itu mengurangkan gangguan elektromagnetik dengan berkesan. Sebagai contoh, menggunakan fungsi eksponen untuk mengawal perubahan kitaran tugas boleh membuat perubahan arus dan voltan lebih lancar.
Operasi khusus: Dalam fasa permulaan, mengikut ciri -ciri beban motor dan keperluan sistem, tetapkan masa permulaan yang sesuai, seperti 1s. Dalam tempoh ini, kitaran tugas isyarat PWM secara beransur -ansur meningkat melalui fungsi peningkatan eksponen untuk menjadikan voltan pemacu naik motor dengan mantap. Di peringkat berhenti, masa berhenti juga ditetapkan, seperti 1.5s, dan kitaran tugas isyarat PWM secara beransur -ansur dikurangkan melalui fungsi yang semakin berkurangan untuk mencapai perhentian motor yang perlahan. Dalam sistem pemacu motor BLDC, selepas mengadopsi strategi permulaan yang lembut dan lembut, gangguan elektromagnet berkurangan, dan kelancaran operasi lif diperbaiki.
Nota: Penetapan masa permulaan lembut dan berhenti lembut perlu diselaraskan dengan tepat mengikut ciri -ciri beban motor dan senario aplikasi sebenar. Sekiranya masa terlalu pendek, gangguan elektromagnetik tidak dapat ditindas dengan berkesan; Jika masa terlalu panjang, ia akan menjejaskan kecekapan kerja dan kelajuan tindak balas motor. Parameter masa yang optimum boleh ditentukan melalui ujian eksperimen dan analisis simulasi.