集成电机和驱动器:好处和解决方案

结合电机及其控制电子在一个包中不仅仅是消除成本和大量的额外wiring-It提高效率、可靠性和电磁兼容性。同时,扭矩曲线的综合运动系统消除猜测。索引器,驱动、电动机和反馈已经合并,其余的系统集成是简化:有更少的用户接口来完成的,和高功率射频知识密集型的接口是消除。

优化汽车和司机

电机驱动优化是在一个集成的环境中更容易。电机可能的细节很容易嵌入到控制器。这包括反馈类型和决议,电动机的特点,以及最优分间接永磁磁场减弱(PM)汽车。准确的电机建模参数用于复杂的控制方法很容易预装到控制器。驱动电机驱动能力可以优化,储蓄过多的成本,和一些相关损失的操作权力欲高于为应用程序所需要的。

电机和驱动效率提高因为司机更好的与电机匹配,还有消除额外的汽车和司机之间的连接。长线路增加直接和间接损失功率运行。直接原因是由于我运行^{^ 2}R损失(损失的流动电流通过电阻)。由于高频脉宽调制(PWM)的内容,有效抵抗不仅仅是正常的直流电(dc)导线的直流电阻。电流的高频分量波形导致电流主要是皮肤附近的电线,甚至让他们的有效电阻较高而著称的“集肤效应”。Nonintegrated systems also lose efficiency, due to design considerations, to safely operate the switching elements—field-effect transistors (FETs) or insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)—in the presence of strong, reflected voltage waveforms.

当传输时间从交换机到负载长时间相比,驱动程序的开关,它是常见的司机和汽车之间的反射发生。电压波形的变化将反映阻抗之间的传动线——电机动力电缆和电机和驱动程序。由此产生的反射能产生电压的峰值高达两三次电压直流电源总线链接。安全驾驶设计需要增加额定电压为切换元素来处理这些更高的电压水平。高电压开关有一个高成本和高导通电阻相同(考虑到半导体足迹)。导通电阻的高电压开关有助于减少司机的效率。要更大的足迹设备增加了成本以及需要更多的驱动能源切换这些元素。

电动机的绝缘完整得到了改进通过消除或最小化的高电压峰值线反射的结果。关于线反射,典型的绝缘,信号传播约0.6倍的速度出了一些20厘米/纳秒。10厘米典型的内部线路允许信号反射回源在大约1 ns。如果开关有25 ns上升时间,只有约4%的总电压振幅反射时间会改变,因此,反射大约4%的巴斯电压。外部电缆的长度2.5米或更长的公共非整合配置允许的全部反射脉冲如果阻抗匹配的终端不习惯开车。

绝缘的构建(厚度)通常需要显著增加PWM-driven汽车如果推动重大距离司机连接电缆。高电压驱动,山峰可以三重驱动电压,导致峰值高到足以产生电晕。电晕损失电机机械结构,降低绝缘。

然而,臭氧由日冕可以做更严重和广泛的破坏。臭氧破坏绝缘和许多塑料组件内的马达。橡胶组件,包括海豹,可能特别退化。将电机与控制器使线路从电动机到司机很短,减少信号的传播时间通过这些线不到变频时报的司机。

当信号可以达到负载并返回到源在上升时间的一小部分,只有一部分电压变化的有效反射,防止产生峰值反映几个百分点的切换电压而不是300%。这直接解决电晕问题通过显著减少峰值,峰值电压。

电噪音排放和易感性也大大改善了通过消除司机之间的长距离跑和电动机之间的反馈和控制器。长电线造就伟大的天线,除非他们仔细过滤和屏蔽。消除天线通过保持循环区域的长度短,减少了小电和磁场排放。

同样,编码器或解析器信号更容易保持清洁,如果他们没有运行通过长跑,特别是在长跑和PWM驱动电机信号!通常,如果没有这些“天线”,过滤司机一侧的程度也可以显著减少,储蓄体积和成本,提高效率。

易于集成和启动增强与集成电机和控制器。电噪音降低,减少了线路和电动机的控制器已经认识到需求和反馈配置,简化安装。高频矩曲线反映了整个包,不如当误解结合多种设备(包括布线)。输入功率和通信信号通常更容易处理对于典型的积分器比错综复杂的控制电缆反射,适当的屏蔽和接地,铁氧体磁珠的正确使用交流电(AC)突破循环。

非整合解决方案可能仍有一些优势当重要的输入/输出(I / O)和通信线路必须拿出每个轴,但通讯总线和标准的改进减少了优势,一旦喜欢一个紧凑的控制面板与汽车远离他们的控制。单独的驱动和控制器,尤其如此,线从控制器运行司机往往是更敏感的噪音。非整合配置也可能需要特殊的汽车,非常严酷的环境下(如辐射),或在使用非常小的汽车在哪里。

集成电机、控制器和驱动程序可以显著简化许多系统的设计和集成过程,同时提高效率,电磁兼容性,和包装尺寸,提高了系统整体的可靠性。

唐纳德LabriolaPE,水银控制Inc .总裁编辑艾米丽德副content manager,亚博里的电子竞技,《媒体,eguenther@cfemedia.com。

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关键概念

• 的好处电机和驱动器集成
• 如何集成马达和驱动器改进操作
• 优势非整合解决方案。

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