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維修技術(shù)
提高電機設計能效的新方法
內容簡(jiǎn)介:開(kāi)關(guān)磁阻電機則多用于吸塵器和手持電動(dòng)工具這類(lèi)不關(guān)注電機噪聲和轉矩波動(dòng)的電器中。開(kāi)關(guān)磁阻電機的特點(diǎn)是轉矩大、轉速高,但價(jià)位非常具有競爭力。
    隨著(zhù)節能成為全球范圍關(guān)注的焦點(diǎn),電機設計的能效也成為一個(gè)引人關(guān)注的問(wèn)題。由于各國政府相繼出臺各種法規來(lái)要求提高能效,為了應對能效挑戰,電機驅動(dòng)電路變得越來(lái)越復雜。本文討論電機驅動(dòng)電路的產(chǎn)品和行業(yè)趨勢,并提供有助于設計人員降低能耗、提高可靠性、減少元件數量、實(shí)現環(huán)保的解決方案。 
工業(yè)領(lǐng)域的電機種類(lèi)
    近100年來(lái),電器產(chǎn)品主要使用感應電機,即使是變頻驅動(dòng)型電器,也是采用感應電機。現在某些新型電器開(kāi)始采用效率更高、尺寸更緊湊、重量更輕的電機。這些新型電機可分為兩大類(lèi),即無(wú)刷直流電機和開(kāi)關(guān)磁阻電機。
許多常見(jiàn)的家用電器都采用帶變頻驅動(dòng)的無(wú)刷直流電機。這類(lèi)高效的通用電機具有很高的轉矩密度。隨著(zhù)能源價(jià)格飆升,業(yè)界重新燃起了對無(wú)刷直流電機的興趣。但一直以來(lái),成本以及驅動(dòng)設計的整體復雜性阻礙了這種電機的廣泛采用。
    開(kāi)關(guān)磁阻電機則多用于吸塵器和手持電動(dòng)工具這類(lèi)不關(guān)注電機噪聲和轉矩波動(dòng)的電器中。開(kāi)關(guān)磁阻電機的特點(diǎn)是轉矩大、轉速高,但價(jià)位非常具有競爭力。
    無(wú)刷直流電機和開(kāi)關(guān)磁阻電機都要利用一個(gè)微控制器或DSP來(lái)進(jìn)行波形調節,然后用功率開(kāi)關(guān)(功率MOSFET或IGBT) 放大這些調節后的波形。
驅動(dòng)電路
    設計變頻驅動(dòng)電路可有以許多不同的方式。在典型的三相電機中,最流行的低頻驅動(dòng)方案是梯形波驅動(dòng)電路,如圖1所示。圖2給出了梯形波驅動(dòng)電路的實(shí)際測試波形。

圖1:最流行的低頻驅動(dòng)方案——梯形波驅動(dòng)電路。
圖2:梯形波控制方法及實(shí)際測試波形。
    如果需要更高的頻率和性能,可采用PWM方法來(lái)產(chǎn)生正弦波。若要再進(jìn)一步提高效率,便可采用空間矢量調制 (Space Vector Modulation) 法。
    永磁三相同步電機有兩個(gè)流行的類(lèi)型,即正弦永磁同步電機和梯形波無(wú)刷直流電機。正弦永磁同步電機與梯形波無(wú)刷直流電機(電氣性能)非常相似,它們的區別主要體現在以下兩個(gè)方面:(1)電機構造或者說(shuō)反電動(dòng)勢(BEMF)的波形不同,一個(gè)是感應電壓正弦永磁同步電機,另一個(gè)是梯形波無(wú)刷直流電機;(2)控制電壓的波形不同,一個(gè)采用三相正弦(所有三個(gè)相位同時(shí)有電流流過(guò)),一個(gè)采用矩形六步換流。
在新型驅動(dòng)裝置中,正弦永磁同步電機越來(lái)越流行,開(kāi)始在很多應用中取代有刷和無(wú)刷直流電機、通用(交流異步)電機和其它電機(如家用變頻空調,工業(yè)縫紉機等)。其原因是它更可靠(無(wú)刷)、效率更高、噪聲更小,而且在電控制方面具有非常高的電壓利用率及低頻轉矩。圖3和圖4分別給出了一種基于磁場(chǎng)定向控制(FOC)的無(wú)位置傳感矢量控制器的系統框圖及其實(shí)驗波形。

圖3:內置式永磁同步電機(IPMSM)矢量控制系統框圖。

圖4:電磁轉矩方程式以及相電流與估算角度的實(shí)驗波形。
    創(chuàng )新解決辦法:智能功率模塊
    智能功率模塊(SPM)是微控制器或DSP與電機之間的功率接口,能減小電機體積并簡(jiǎn)化設計。這種模塊較之于分立式解決方案的優(yōu)勢在于寄生電感更小、可靠性也更高,這是因為模塊內的所有功率器件都采用了同批次芯片,具有一致的測試性能。這種智能功率模塊可與微控制器低電壓TTL或CMOS輸出直接接口,并帶有保護電路。模塊內置有監視結溫的熱敏電阻器、防止上下橋臂直通的邏輯保護電路、死區時(shí)間控制,以及用于最大限度減少EMI等的驅動(dòng)波形整形電路。在模塊中,每個(gè)驅動(dòng)IC均可進(jìn)行優(yōu)化,使其以最小的EMI和驅動(dòng)損耗來(lái)完成功率器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。三相驅動(dòng)模塊將繼續在電器產(chǎn)品廣泛應用。圖5給出了馬達控制使用SPM 的典型應用電路。

圖5:典型的應用電路。

圖6:Motion-SPM外型和內部結構示意圖。
    圖6為采用Mini-DIP封裝的Motion-SPM智能功率模塊的外觀(guān)和內部結構示意。Motion-SPM是一款超小型功率模塊,它將功率元件、上下橋臂柵極驅動(dòng)器和保護電路全部集成在一個(gè)雙列直插式移模封裝件中,用于交流100~220V 等級低功耗電機驅動(dòng)變頻控制。
    經(jīng)過(guò)設計的智能功率模塊,能實(shí)現最大的設計靈活性,可用于不同的輸出電壓和功率范圍。
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西瑪新聞相關(guān)內容    當前文章:提高電機設計能效的新方法
永磁無(wú)刷直流電機PWM調制方式研究。
  無(wú)刷直流電動(dòng)機模型2PWM調制方式對電流的影響永磁無(wú)刷直流電機在忽略凸極效應時(shí),定子三相繞組的自感和互感為常數,與轉子位置無(wú)關(guān)。
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  與一般壓鑄件不同,微電機轉子結構看似簡(jiǎn)單,但壁厚相差較大,端環(huán)壁厚、風(fēng)葉、導條較薄細。若模具設計不合理,會(huì )導致端環(huán)部分產(chǎn)生縮孔、疏松、氣孔以及導條、風(fēng)葉部分成形不足等質(zhì)量問(wèn)題。
YE3電機和YE2電機、YX3電機的區別?
  由于國內目前Y,Y2,Y3系列電機基本都淘汰,所以YE3超高效節能電機節約能源、降低長(cháng)期運行成本,非常適合紡織、風(fēng)機、水泵、壓縮機使用,靠節電一年可收回電機購置成本;直接啟動(dòng)、或用變頻器調速,可全面更換異步電機;
西安西瑪高壓電機維修的工藝流程簡(jiǎn)單介紹
  西安西瑪高壓電機生產(chǎn)廠(chǎng)家批量生產(chǎn)電機時(shí),要購真空浸漆設備,該設備由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家提供。一般修理廠(chǎng)家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉,定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。
西瑪電機維修在生活中尤為重要。
  西瑪電機本身如果過(guò)載,欠壓過(guò)壓,都會(huì )引起電機繞組故障。這不僅會(huì )對影響電機的使用效率,也會(huì )對我們的人身安全造成一定的威脅。電機維修在這個(gè)時(shí)候就顯得尤為重要。
直線(xiàn)振動(dòng)篩的電機正確調試方法
  電磁振動(dòng)給料機振動(dòng)電機中軸和軸承滑動(dòng)配合得有一定間隙,而普通電機的軸和軸承需要緊密配合,維修人員如果遇到振動(dòng)電機軸左右串動(dòng)的現象就大可放心了。
電子式感應電機軟啟動(dòng)研究
  電子式感應電機軟啟動(dòng)框圖。信號采集及對應的處理電路采集同步信號作為相角移動(dòng)控制基礎參考,確保信號正確觸發(fā)
確保電機足夠散熱條件保證電機完好運行
  確保電機有足夠的散熱條件,保證電機完好運行,減少頻繁重負荷起車(chē)。防止淋水浸入電機,保持電機的良好運轉環(huán)境,上好電機保護設施,如電機綜合保護器等保護設施。
怎樣拆卸直流電動(dòng)機?
  在拆卸直流電機前先用儀表進(jìn)行整機檢查,確定繞組對地絕緣是否良好以及繞組間有無(wú)短路、斷線(xiàn)或其他故障。并在線(xiàn)頭、端蓋、刷架等處做好復位標記,做到邊拆、邊檢查、邊記錄,在拆卸中不應使電機的零件受到損壞。
安森美半導體應用于家電的高能效電機驅動(dòng)方案
  安森美半導體積極推動(dòng)高能效創(chuàng )新,提供應用于家電的完整方案,包括電源、電機驅動(dòng)、用戶(hù)接口、通信、測量等。本文重點(diǎn)介紹了安森美半導體應用于電冰箱、空調、烘干及洗衣機等家電的電機驅動(dòng)及控制器以及高集成度的智能功率模塊(IPM)方案,幫助設計人員針對具體應用選擇適合的產(chǎn)品,設計出高能效、高可靠性及靜音工作的家電。
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