Modernizacja elektrycznego wózka inwalidzkiego z silnikiem bezszczotkowym

Czym jest bezszczotkowy silnik prądu stałego? Czy silnik bezszczotkowy jest wart więcej pieniędzy?

Bezszczotkowe silniki prądu stałego zostały opracowane na bazie szczotkowych silników prądu stałego. Ich zalety to bezstopniowa regulacja prędkości, szeroki zakres regulacji prędkości, duża odporność na przeciążenia, dobra liniowość, długa żywotność, niewielkie rozmiary, niska waga i wysoka wydajność, co rozwiązuje szereg problemów z silnikami szczotkowymi. Ponieważ silniki bezszczotkowe nie mają szczotek do automatycznej komutacji, do komutacji wymagane są komutatory elektroniczne. Sterownik bezszczotkowego silnika prądu stałego realizuje funkcję komutatora elektronicznego.

Jeśli zależy nam na wydajności i żywotności wózka, to zdecydowanie warto. Silniki bezszczotkowe mają więcej oczywistych zalet niż silniki szczotkowe. Dla entuzjastów prędkości, którzy dążą do lepszej kontroli, są one niezawodną inwestycją.

Metody sterowania silnikami bezszczotkowymi:

Obecnie sterowanie bezszczotkowymi silnikami prądu stałego dzieli się głównie na dwie kategorie: sterowanie falą prostokątną (sterowanie falą trapezową) i sterowanie falą sinusoidalną. Jakie są zasady tych dwóch metod sterowania?

(1) Sterowanie falą prostokątną: Pozycja wirnika silnika jest określana za pomocą czujnika Halla. Następnie, zgodnie z położeniem wirnika, wykonywanych jest 6 komutacji w cyklu elektrycznym 360° (komutacja co 60°). W każdej pozycji komutacji silnik wytwarza siłę w określonym kierunku. Można więc powiedzieć, że dokładność pozycji sterowania falą prostokątną wynosi 60° elektrycznych. Ponieważ przebieg prądu fazowego silnika jest zbliżony do fali prostokątnej w tej metodzie sterowania, nazywa się ją sterowaniem falą prostokątną.

(2) Sterowanie falą sinusoidalną: Używana jest fala SVPWM, a wyjściem jest 3-fazowe napięcie sinusoidalne. Prąd fazowy silnika jest prądem sinusoidalnym. Można uznać, że w ramach jednego cyklu elektrycznego wykonywanych jest wiele ciągłych zmian w komutacji. Nie występuje nagła zmiana prądu komutacji. Oczywiście, w porównaniu ze sterowaniem falą prostokątną, sterowanie falą sinusoidalną ma mniejsze wahania momentu obrotowego, mniej harmonicznych prądu i jest bardziej "delikatne" w sterowaniu.

Charakterystyka fali prostokątnej i sinusoidalnej:

Charakterystyka sterowania falą prostokątną

(1) Niska cena. Algorytm sterownika jest prosty, trudność opracowania jest niska, koszt opracowania jest niski, a sam koszt sprzętu jest niższy niż w przypadku sterowania falą sinusoidalną;

(2) Przyspieszanie i zwalnianie są proste i szorstkie, podobnie jak w przypadku akceleratora, ale łatwo jest również przekroczyć prędkość;

(3) Dopasowanie silnika jest proste. Wymagania dotyczące fazy Halla silnika, indukcyjności fazy i rezystancji fazy są niskie;

Charakterystyka sterowania falą sinusoidalną

(1) Płynna praca i małe wahania momentu obrotowego. Podobnie jak w przypadku serwosterowania, efekt działania jest płynny i niełatwo na niego wpływają zmiany obciążenia;

(2) Bardziej stabilny i niezawodny, o długiej żywotności. Kontrola fali sinusoidalnej pozwala uniknąć wpływu prądu szczytowego, podczas gdy kontrola fali prostokątnej jest podatna na generowanie prądu szczytowego, który wpływa na lampę MOS i silnik oraz łatwo wpływa na żywotność;

(3) Cichy, niski poziom hałasu. Gdy silnik pracuje, sterowanie falą prostokątną wyraźnie słyszy "piszczący" dźwięk prądu, podczas gdy dźwięk prądu sterowania falą sinusoidalną jest niezwykle mały;

(4) Wysoka wydajność, oszczędność energii i redukcja emisji. Sterowanie falą sinusoidalną ma wyższą wydajność niż sterowanie falą prostokątną i wymaga niższego prądu do uzyskania tej samej mocy;

(5) Algorytm jest trudniejszy, a koszt jest nieco wyższy niż w przypadku sterowania falą prostokątną;

Jak wybrać między falą prostokątną a sinusoidalną?

Ponieważ istnieją dwie metody sterowania silnikami bezszczotkowymi, fala sinusoidalna i fala prostokątna, jak dokonać wyboru?

(1) Jeśli nie masz zbyt wysokich wymagań dotyczących efektu działania, wydajności, stabilności i niezawodności, a zależy Ci na niskich kosztach, wybierz przetwornicę częstotliwości;

(2) Jeśli zależy Ci na dobrym efekcie pracy, wysokiej stabilności i niezawodności, cichej pracy, niskim zużyciu energii i wysokiej wydajności, wybierz falownik sinusoidalny;