Augstsprieguma atslēgu elektromotoru pārvaldības sistēma
Augstsprieguma atslēgas prasa darbības mehānismus ar ātru reakciju un augstu izvades momentu. Lielākā daļa pašreizējo dzinēju pārvedumu mehānismu balstās uz redukcijas komponentu virknēm, bet dzinēju vadības sistēmas efektīvi apmierina šos prasījumus.
1. Augstsprieguma atslēgu dzinēju vadības sistēmas pārskats
1.1 Pamatideja
Dzinēju vadības sistēma galvenokārt attiecas uz sistēmu, kas izmanto divu loku PID vadības stratēģiju, lai regulētu dzinēja spuldzes strāvas un rotācijas ātrumu, tādējādi kontrolējot mehānisma kustību. Tas nodrošina, ka atslēgas kontaktpunkti sasniedz noteiktus ātrumus norādītajos pārvietojuma punktos, apmierinoši atverot un aizverot atslēgu (DS).
Atslēgas (DS) ir visplašāk izmantotais augstsprieguma slēdziena tips. Tās efektīvi veido izolācijas gabalu elektrotīklā, nodrošinot kritiskas izolācijas funkcijas un spēlējot nozīmīgu lomu līniju pārslēgšanā un matu pārsastatīšanā. Dzinēju vadības sistēmas galvenā funkcija ir automātiski monitorēt spriegumu un strāvu, izolēt augstsprieguma daļas un nodrošināt drošību augstsprieguma zonās.
1.2 Pētniecības stāvoklis un attīstības tendences
(1) Pētniecības stāvoklis
Augstsprieguma iekārtās dzinēju vadības sistēmas tiek plaši pieņemtas tāpēc, ka tās ir vienkāršas konstrukcijā un strādā ātri, piedāvājot vieglu kontrolēšanu. Visā pasaulē pētniecības institūti un universitātes skaidri atšķir dzinēju vadības sistēmas no spraugas vai hidrauliskiem mehānismiem, uzsverot tos par vienkāršāko struktūru, labāko stabilitāti, vienkāršāko sašpiestā gāzes glabāšanas metodes un zemāko operatīvo sarežģītību salīdzinājumā ar tradicionālajām sistēmām.
Funkcionāli, sistēma uzsāk kustību, izmantojot elektromagnētisko spēku, ko rada strāvas plūsmas un iekšējie strāvas maiņas procesi. Tās lietošana augstsprieguma iekārtās kļūst par tendenci, un zinātnieki panāk ievērojamu progresu, nepārtraukti uzlabojot dzinēju pārvedumu tehnoloģijas un piedāvājot inovatīvus uzlabojumus.
Lai gan šādas sistēmas tiek plaši pielietotas pārtraukuļiem, to izmantošana atslēgām joprojām ir ierobežota. Lai arī dzinēji un kontrolējošie komponenti ir daļa no atslēgu dzinēju vadības sistēmām, neeksistē tiešā pārveduma sistēma, kas izmanto dzinēju, lai tieši aktivizētu kontaktpunktu atveršanu/aizveršanu—kas radīs ievērojamus funkcionālus ierobežojumus.
(2) Attīstības stāvoklis
Starptautiski atslēgu ražotāji galvenokārt konkurē, uzlabojot mehāniskās struktūras un integrējot jaunas materiālus un tehnoloģijas, lai būtiski uzlabotu vadības sistēmu veiktspēju.
Ķīnā, ar enerģētikas nozares pastāvīgo progresu, ražotāju skaits ir būtiski pieaugis, un ir radušās daudzas lielās mākslas slēdziena vadības sistēmu uzņēmumi. Iekšzemē augstsprieguma atslēgu sistēmas evolucē pretī augstākiem sprieguma līmeņiem, lielākai jaudai, uzlabotai uzticamībai, samazinātam apkopes apjomam, minimizācijai un modulārai integrācijai:
Augstāks spriegums un jauda atbilst valsts pieaugošajām enerģijas sniegšanas prasībām;
Uzlabotā uzticamība uzlabo strāvas nesējdarbību;
Moderni materiāli un korozijas novēršanas tehnoloģijas palielina mehānisko elastību un samazina apkopes vajadzību;
Minimizācija atbilst pieaugošajām prasībām pēc sistēmas daudzfunkcionalitātes un standartizācijas.
2. Dzinēju vadības sistēmas arhitektūra
2.1 BLDCM mehānismu sistēma
BLDCM nozīmē bezspalvu Gājienmotors. Tas transformē MA strāvu uz GĀ strāvu un tad izmanto invertoru, lai to atkal pārveidotu par kontrolētu MA. Sastāvot no sinhrona dzinēja un pārveduma, BLDCM ir elektromehāniski integrēts produkts, kas pārvar bruņoto GĀ dzinēju trūkumus, aizstājot mehāniskos komutatorus ar elektroniskiem.
Tas savieno labu ātruma reglamentēšanu ar MA dzinēju izturību, izrādot bezsparku komutāciju, augstu uzticamību un vieglu apkopi. Augstsprieguma atslēgu rezerves mehānismos BLDCM parasti ir aprīkoti ar robežsensoriem un tieši pārved atslēgu (DS) caur kranksassu, lai veiktu atveršanu/aizveršanu—efektīvi risinot tradicionālos problēmas, piemēram, pārāk daudz savienojumu un strukturālo sarežģītību.
2.2 DS mehānismu sistēma
"DS" apzīmē augstsprieguma atslēgu, kas nodrošina kritisko elektroizolāciju. Ar vienkāršu struktūru un augstu uzticamību, DS vienības tiek plaši izmantotas un spēlē nozīmīgu lomu pārvadājumu postu un elektrostaciju dizainā, būvniecībā un darbībā.
Dzinēju vadības sistēmās DS mehānisma tipiski izmanto Digitālo Signālu Processori (DSP) kā galveno kontrolētāju, lai pārvaldītu visu sistēmas funkcijas. Sistēmai ir arī:
Atveršanas/aizveršanas izolācijas pārveduma kontrolēšana;
Dzinēja pozīcijas detektēšana;
Ātruma detektēšana.
Pozīcijas detektēšanai pozīcijas sensora shēma nodrošina precīzas komutācijas signālus loģikas pārslēguma shēmai. Ātrumu mēra izmantojot enkoderu, kas detektē rotora ātrumu, ar LED izvadi, kas atspoguļo rotācijas ātrumu.
Tradicionālā strāvas detektēšana balstās uz šunt rezistoriem, kas cieš no temperatūras izraisītās nomākšanas, kaitējot mērījumu precizitātei. Turklāt nepietiekama elektriskā izolācija starp ārējo un kontrolējošo shēmu var palielināt sprieguma pieaugumu, apdraudot sistēmas drošību.
Lādēšanas/atlādēšanas kontrolēšanas shēmas dizainā BLDCM sistēma aizstāj tradicionālos enerģijas krājumus ar kondensatoriem. Kondensatoru bānks tiek uzlādēts un pēc tam atdalīts no ārējā elektroenerģijas avota, kas palielina drošumu un efektivitāti.
3. Motoru vadības sistēmas dizaina uzlabojumi
3.1 Atvēršanas/aizvēršanas izolācijas pārvadātāja kontrolēšanas shēma
Šī shēma kontrolē trīs fāžu vitiņu strāvas, pārvaldodot enerģijas pārslēguma ierīces un ieviešot efektīvus stratēģijas pārslēguma trajektorijai. Tā samazina pagaidu pārspīdumu un pārslēguma zaudējumus, nodrošinot drošu un stabila komponentu darbību.
Kad pārslēgums ir izslēgts, kondensators uzzīmē izslēguma strāvu caur diodu laikā lādēšanā. Kad tas ir ieslēgts, atlādēšana notiek caur rezistoru. Jāizmanto greznu atveseļošanos diodes ar nosacītajām strāvām, kas pārsniedz galvenās shēmas reitingu. Lai samazinātu parazītisko indukciju, ieteicams izmantot augstfrekvences, augstas veiktspējas snubber kondensatorus.
3.2 Motoru pozīcijas detektora shēma
Šis dizains precīzi nosaka rotora magnētiskās pola pozīcijas, ļaujot precīzi kontrolēt statora vitiņu komutāciju. Uz Hola diska ir fiksētas trīs Hola efekta sensori, savukārt apgaismojuma magnēts simuluē motoru magnētisko lauku, lai uzlabotu pozīcijas precizitāti. Kad magnēts rotē, Hola sensoru izvades mainās atšķirīgi, ļaujot precīzi elektroniski novietot rotātoru.
3.3 Ātruma detektora shēma
Optiskais rotācijas enkoderis, kas sastāv no infrasarkanas LED-fototransistora optokopliera un slēptu diska, tiek izmantots, lai mērītu rotora ātrumu. Optokoplieri ir vienmērīgi sadalīti riņķveida formā. Slēptu disks, kas atrodas starp LED un fototransistoriem, satur logus, kas modulē gaismas pāreju, kad tas rotē. Iegūtā pulssignāla izvade ļauj aprēķināt rotora paātrinājumu un ātrumu.
3.4 Strāvas detektora shēma
Parastās šuntresistora balstītās detektora metode cieš no termiskās kustināšanās un nabadzīgas precizitātes. Turklāt nepietiekama elektriskā izolācija starp enerģijas un vadības shēmām rada risku, ka augstsprieguma momentānie spiešanas pārspīdumi kaitē jūtīgām elektronikas ierīcēm.
Lai risinātu šo problēmu, uzlabotajā dizainā tiek izmantots elektriski izolēts Hola efekta strāvas sensors. Darbības laikā tiek uzzīmēta motoru vitiņu maiņstrāva, un summas pastiprinātājs apstrādā sensora izvadi. Pēc proporcionālas skalas, tiek iegūts drošs, izolēts strāvas signāls.
3.5 Kondensatoru lādēšanas/atlādēšanas kontrolēšanas shēma
BLDCM sistēma aizstāj tradicionālos enerģijas krājumus ar kondensatoru balstītām risinājumiem, būtiski uzlabojot efektivitāti un vienkāršojot lādēšanas/atlādēšanas kontrolēšanu. Digitālais signālu procesors nepārtraukti uzrauga kondensatoru spriegumu un beidz lādēšanu tikai tad, kad operatīvie slieksnes ir sasniegti. Šis dizains izcili izpilda enerģijas pārvaldību un signālu iegūšanu, ļaujot precīzu shēmas kontrolēšanu.
4. Secinājumi
Augstsprieguma atsekoņvedņu motoru vadības sistēma pārstāv stratēģisku atbildi uz pieaugošajām enerģijas prasībām un apņemšanos aizsargāt modernās dzīves standartus. Efektīvi risinot ilgstošos tradicionālo atsekoņvedņu ierobežojumus, šī sistēma spēlē būtisku lomu, veicinot enerģētikas infrastruktūras uzticamību, efektivitāti un inteliģentumu.
