מערכת בקרה ממנוע עבור מפסקים בתתחום גבוה
מתגים בעוצמה גבוהה דורשים מנגנונים פועלים עם תגובה מהירה ומומנט תחילה גבוה. רוב המנגנונים המונעים על ידי מנועים מתבססים כיום על סדרה של מרכיבי הפחתה, אך מערכות הבקרה של מנגנונים מונעים על ידי מנועים מצליחות להגיב לדרישות הללו בצורה יעילת.
1. סקירת מערכת הבקרה של מנגנון מונע על ידי מנוע עבור מתגי כוח בעוצמה גבוהה
1.1 רעיון בסיסי
מערכת הבקרה של מנגנון מונע על ידי מנוע מתייחסת בעיקר למערכת שמשתמשת באסטרטגיית בקרה דו-לולאית PID כדי לפקח על זרם הסיבובים והמהירות הסיבובית של המנוע, ובכך לשלוט בתנועת המנגנון. זה מבטיח שהמגע של המתג יגיע למהירויות מוגדרות בנקודות נסיעה מוגדרות, ומלא את המהירות הדרושה לתפעול פתיחה וסגירה של המתג (DS).
מתגים (DS) הם סוג המתג בעוצמה גבוהה הנפוץ ביותר. הם מגדירים בהצלחה פער בידוד ברשתות חשמל, ממלאים תפקיד מבודד קריטי ושחקנים תפקיד חשוב בהחלפת קווים ובהרכבת אב טיפוס של קווי מתח גבוה. המשימה העיקרית של מערכת הבקרה של מנגנון מונע על ידי מנוע היא לפקח באופן אוטומטי על מתח וזרם, לבודד חלקים בעוצמה גבוהה ולשמור על בטיחות באזורים בעוצמה גבוהה.
1.2 מצב המחקר וה eğילויות התפתחותיות
(1) מצב המחקר
בציוד בעוצמה גבוהה, מערכות הבקרה של מנגנונים מונעים על ידי מנועים מתקבלות ברובן בשל מבנה פשוט ותפעול מהיר, המאפשר שליטה קלה. מוסדות מחקר ואוניברסיטאות ברחבי העולם הפרידו בבירור בין מנגנונים מונעים על ידי מנועים לבין מנגנונים פружיניים או הידראוליים, תוך הדגשת המבנה הפשוט שלהם, יציבות טובה יותר, שיטות אחסון גז מכווץ פשוטות יותר ורמות מורכבות פעולה נמוכות יותר בהשוואה למערכות קונבנציונליות.
בתפעול, המערכת מפעילה תנועה באמצעות כוח אלקטרומגנטי שנוצר על ידי סיבובים נושאי זרם ושינויים בזרם פנימי. השימוש שלה בציוד בעוצמה גבוהה נהיה מגמה, עם אנשי מדע שמגיעים להתקדמות משמעותית - משפרים באופן מתמיד טכנולוגיות מנוע ומגישים שיפורים חדשניים.
בעוד שמערכות כאלה נמצאות בשימוש נרחב במתגי חשמל, המחקר לגבי שימוש בהם במתגים הוא עדיין מוגבל. למרות שמנועים ורכיבי בקרה מהווים חלק מהמערכות המונעות על ידי מנוע של מתגים, אין מערכת הנעה ישירה שמשתמשת במנוע כדי להפעיל ישירות פתיחה/סגירה של המגע - מה שמדאיג מאוד את ההגבלות התפעוליות.
(2) מצב ההתפתחות
בשורה הבינלאומית, יצרני מתגים מתחרים בעיקר על ידי שיפור המבנים המכניים והשילוב של חומרים וטכנולוגיות חדשות כדי לשפר באופן משמעותי את ביצועי מערכת הבקרה.
בסין, עם התקדמות יציבה של התעשייה החשמלית, מספר היצרנים עלה באופן משמעותי, והופיעו חברות רבות של מערכות בקרה לקוי חשמל גדולים. מערכות מתגים בעוצמה גבוהה מקומיות מתפתחות לעבר דרגות מתח גבוהות יותר, קיבולת גדולה יותר, אמינות מוגברת, צרכים נמוכים יותר באחזקה, מיניוטוריזציה ותאימות מודולרית:
מתח גבוה יותר וקיבולת גבוהה יותר מתאימים לצרכי אספקת החשמל הלאומיים הגrowCount;
אמינות מוגברת משפרת את יכולת נשיאת הזרם;
חומרים מתקדמים וטכניקות נגד השבשת מגדילים את הקשיחות המכנית ומפחיתים את הצרכים באחזקה;
מיניוטוריזציה מגיבה לצרכים הגrowCount בחוזק וסטנדרטיזציה של המערכת.
2. הארכיטקטורה של מערכת הבקרה של מנגנון מונע על ידי מנוע
2.1 מערכת מנגנון BLDCM
BLDCM מסמן מנוע DC ללא מברשת. הוא מ hoá את הכוח חילופין לכוח ישר ולאחר מכן משתמש בהמרца כדי להמיר אותו חזרה לכוח חילופין מושג. המנוע כולל מנוע סינכרוני ונהג, ו-BLDCM הוא מוצר מובנה אלקטרומכני שמתגבר על חסרונותיהם של מנועים DC עם מברשות על ידי החלפת המברשות המכניות במברשות אלקטרוניים.
הוא משלב פיקוד מהיר עם יציבות גבוהה של מנועים חילופיים, ומאפיינים כמו החלפה ללא פיצוצים, אמינות גבוהה ואחזקת קלה. במנגנונים מוכנים לתפעול של מתגים בעוצמה גבוהה, BLDCMs בדרך כלל מצוידים במתגים גבול ומפעילים ישירות את DS באמצעות זרוע מנגנון כדי לבצע פעולות פתיחה/סגירה - פותר כך בעיות מסורתיות כמו קשרים מיותרים ומורכבות מבנית.
2.2 מערכת מנגנון DS
"DS" מסמן מתג בעוצמה גבוהה, המספק בידוד חשמלי קריטי. עם מבנה פשוט ואמינות גבוהה, יחידות DS נמצאות בשימוש נרחב ושחקנות תפקיד מרכזי בתכנון, בניית ותפעול של תחנות משנה ותחנות כוח.
במערכות בקרה מונעות על ידי מנוע, מנגנון DS בדרך כלל משתמש במעבד אותות דיגיטלי (DSP) כמפעיל מרכזי כדי לנהל את פונקציות המערכת הכלליות. המערכת כוללת גם:
בקרה נפרדת לתפעול פתיחה/סגירה;
זיהוי מיקום מנוע;
זיהוי מהירות.
לזיהוי מיקום, המעגל לזיהוי מיקום מספק אותות החלפה מדויקים למעגל החלפת הלוגיקה. המהירות נמדדת באמצעות מקודד המזהה את מהירות הרוטור, עם אותות פלט LED שמשקפים את מהירות הסיבוב.
זיהוי זרם מסורתי מתבסס על 저ومة, שמתאפיינים בנסיגה עקב טמפרטורה, שפוגעת במדויקת המדידה. בנוסף, בידוד חשמלי לא מספיק בין המעגל החיצוני למעגל הבקרה יכול להגביר פיצוצים במתח, שמאיימים על בטיחות המערכת.
בتصميم מעגל הבקרה של טעינה/פריקה, מערכת המנוע הסינכרוני בעלת קוטביות מחליפה אחסון אנרגיה קונבנציונלי עם קבל. בנק הקבלים מטעין ולאחר מכן מבודד מהמקור החיצוני של האנרגיה, ומשפר את הבטיחות והיעילות.
3. שיפורים בתכנית מערכת הבקרה של המכשיר הנשלט על ידי מנוע
3.1 מעגל בקרה לנהיגה מבודדת של פתיחה/סגירה
המעגל הזה מפעיל תזמון נוכחי של סיבובים בשלושה פאזה על ידי ניהול מכשירי התזמון והיישום של אסטרטגיות יעילות לתזמון. הוא מפחית את התחממות העברת הזרם והאיבודים בתזמון, ומבטיח פעולה בטוחה ובצורה יציבה של המרכיבים.
כאשר המפסק כבוי, קבל סופג זרם כיבוי דרך דיודה במהלך הטעינה. כאשר המפסק מופעל, מתבצעת פריקה דרך נגד. יש להשתמש בדיודות עם דירוג זרמים גבוה יותר מדירוג המעגל הראשי. כדי להפחית אינדוקטיביות פרזיטית, מומלץ להשתמש בקבלים משקפים בדרגה גבוהה ובביצועים גבוהים.
3.2 מעגל גילוי מיקום המנוע
עיצוב זה קובע באופן מדויק את מיקומי קטבים מגנטיים של הרוטור, מאפשר שליטה מדויקת בהחלפת הסיבובים של הסטטור. שלושה חיישני אפקט הול מוצמדים לדיסק הול, בעוד מגנט עגול קבוע מחקה את השדה המגנטי של המנוע עבור דיוק מיקומי משופר. כשהמגנט מסתובב, הפלט של חיישני הול משתנה בצורה ברורה, מאפשרת מיקום אלקטרוני מדויק של הרוטור.
3.3 מעגל גילוי מהירות
מקודר סיבובי אופטי - הכולל צמדים אופטיים של LED אינפרא-אדום-טרנזיסטורים פוטו ואופטוקרופלרים ודיסק חלון - משמש למדידת מהירות הרוטור. הצמדים האופטיים מתפזרים באופן מעגלי. הדיסק החלון, שממוקם בין ה-LEDs לטרנזיסטורים הפוטו, מכיל חלונות שמתווכים את העברת האור תוך סיבוב. אות הפלט הפולסתי המתקבל מאפשר לחשב את התאוצה והמהירות של הרוטור.
3.4 מעגל גילוי זרם
גילוי מבוסס רזיסטור-שונט מסורתי סובל מאדריכלות טמפרטורה ודיוק לקוי. בנוסף, ההבדל החשמלי בין מעגלי הכוח לבין מעגלי הבקרה מפריע לאפשרות של פגיעת מתח גבוה במיקרואלקטרוניקה רגישה.
כדי להתמודד עם זה, התכנית המשופרת משתמשת בחיישן זרם אפקט הול מבודד חשמלית. במהלך פעולת המערכת, זרם חילוף בסיבובי המנוע נבדק, ואמף סכימה מעבד את הפלט של החיישן. לאחר קנה מידה פרופורציונלי, מתקבל אות זרם מבודד ובטוח.
3.5 מעגל בקרה לטעינת/פריקת קבל
מערכת BLDCM מחליפה אחסון אנרגיה קונבנציונלי עם פתרונות מבוססי קבל, משפרת משמעותית את היעילות ומפשטת את הבקרה של טעינה/פריקה. מעבד אות דיגיטלי ממשיך לפקח על מתח הקבל ומסיים את הטעינה רק כאשר נפגשים סף פעולה. עיצוב זה מצטיין בניהול אנרגיה ושילוב אות, מאפשר שליטה מדויקת במעגל.
4. סיכום
מערכת הבקרה של המכשיר הנשלט על ידי מנוע עבור מנותקי מתח גבוה מייצגת תגובה אסטרטגית לעלייה בדרישות החשמל והתחייבות להגן על תקני החיים המודרניים. באמצעות הפתרון של מגבלות מתמשכות של מנותקים מסורתיים, המערכת הזו משחקת תפקיד מרכזי בחיזוק האמינות, היעילות וה职能：我将按照指示，将提供的英文内容翻译成希伯来语，保持原文格式和结构不变，不修改任何HTML标签或属性，并且保留术语“IEE-Business”原样。以下是翻译结果：
בעיצוב מעגל הבקרה של טעינה/פריקה, מערכת BLDCM מחליפה אחסון אנרגיה קונבנציונלי עם קבלים. בנק הקבלים מטען ואז מבודד מהמקור החיצוני של האנרגיה, משפר את הבטיחות והיעילות. 3. שיפורים בתכנית מערכת הבקרה של המכשיר הנשלט על ידי מנוע 3.1 מעגל בקרה לנהיגה מבודדת של פתיחה/סגירה המעגל הזה מפעיל זרמים בשלושה פאזה על ידי ניהול מכשירי המתג והיישום של אסטרטגיות יעילות לתזמון המתגים. הוא מפחית מתח זמני גבוה ואיבודי מתג, מבטיח פעולה בטוחה ובצורה יציבה של המרכיבים. כאשר המתג כבוי, קבל סופג את זרם הכיבוי דרך דיודה במהלך הטעינה. כאשר המתג מופעל, הפריקה מתבצעת דרך נגד. יש להשתמש בדיודות עם דירוג זרמים גבוה יותר מדירוג המעגל הראשי. כדי להפחית אינדוקטיביות פרזיטית, מומלץ להשתמש בקבלים משקפים בדרגה גבוהה ובביצועים גבוהים. 3.2 מעגל גילוי מיקום המנוע עיצוב זה קובע באופן מדויק את מיקומי קטבים מגנטיים של הרוטור, מאפשר שליטה מדויקת בהחלפת הסיבובים של הסטטור. שלושה חיישני אפקט הול מוצמדים לדיסק הול, בעוד מגנט עגול קבוע מחקה את השדה המגנטי של המנוע עבור דיוק מיקומי משופר. כשהמגנט מסתובב, הפלט של חיישני הול משתנה בצורה ברורה, מאפשרת מיקום אלקטרוני מדויק של הרוטור. 3.3 מעגל גילוי מהירות מקודר סיבובי אופטי - הכולל צמדים אופטיים של LED אינפרא-אדום-טרנזיסטורים פוטו ואופטוקרופלרים ודיסק חלון - משמש למדידת מהירות הרוטור. הצמדים האופטיים מתפזרים באופן מעגלי. הדיסק החלון, שממוקם בין ה-LEDs לטרנזיסטורים הפוטו, מכיל חלונות שמתווכים את העברת האור תוך סיבוב. אות הפלט הפולסתי המתקבל מאפשר לחשב את התאוצה והמהירות של הרוטור. 3.4 מעגל גילוי זרם גילוי מבוסס רזיסטור-שונט מסורתי סובל מאדריכלות טמפרטורה ודיוק לקוי. בנוסף, ההבדל החשמלי בין מעגלי הכוח לבין מעגלי הבקרה מפריע לאפשרות של פגיעת מתח גבוה במיקרואלקטרוניקה רגישה. כדי להתמודד עם זה, התכנית המשופרת משתמשת בחיישן זרם אפקט הול מבודד חשמלית. במהלך פעולת המערכת, זרם חילוף בסיבובי המנוע נבדק, ואמף סכימה מעבד את הפלט של החיישן. לאחר קנה מידה פרופורציונלי, מתקבל אות זרם מבודד ובטוח. 3.5 מעגל בקרה לטעינת/פריקת קבל מערכת BLDCM מחליפה אחסון אנרגיה קונבנציונלי עם פתרונות מבוססי קבל, משפרת משמעותית את היעילות ומפשטת את הבקרה של טעינה/פריקה. מעבד אות דיגיטלי ממשיך לפקח על מתח הקבל ומסיים את הטעינה רק כאשר נפגשים סף פעולה. עיצוב זה מצטיין בניהול אנרגיה ושילוב אות, מאפשר שליטה מדויקת במעגל. 4. סיכום מערכת הבקרה של המכשיר הנשלט על ידי מנוע עבור מנותקי מתח גבוה מייצגת תגובה אסטרטגית לעלייה בדרישות החשמל והתחייבות להגן על תקני החיים המודרניים. באמצעות הפתרון של מגבלות מתמשכות של מנותקים מסורתיים, המערכת הזו משחקת תפקיד מרכזי בחיזוק האמינות, היעילות והחכמה של התשתית החשמלית.
