เราต้องกลับไปหลายปีเพื่อทบทวนช่วงเวลาที่ยานพาหนะไม่ได้ใช้มอเตอร์ ในเวลานั้นรถเริ่มต้นด้วยข้อเหวี่ยงและพัดลมระบายความร้อนด้วยเครื่องยนต์และผ้าเช็ดทำความสะอาดถูกจับคู่เข้ากับเครื่องยนต์โดยอัตโนมัติ การรวมกันของมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในได้รวมกันได้อย่างรวดเร็วและการรวมกันครั้งนี้เป็นส่วนใหญ่เพื่อความสะดวกสบายในการพิจารณา มอเตอร์เหล่านี้เป็นมอเตอร์กำลังต่ำ (<100w)> เนื่องจากมอเตอร์เริ่มเข้าสู่การใช้งานด้านความปลอดภัยเช่นระบบเบรคล็อคและระบบควบคุมการลากมอเตอร์ต้องใช้ระบบขับเคลื่อนที่เชื่อถือได้มากขึ้น
อย่างไรก็ตามเมื่อเร็ว ๆ นี้อุตสาหกรรมยานยนต์ได้หันความสนใจไปที่การลดการใช้เชื้อเพลิง ความกดดันของการจราจรสีเขียวทำให้วิศวกรต้องหาทางออกที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพสำหรับยานพาหนะของตน มอเตอร์สามารถทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมเมื่อขับเคลื่อนด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ โซลูชั่นอิเล็กทรอนิกส์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์กำลังสูง (> 100W) แม้ว่าเครื่องยนต์เย็นและเครื่องเป่าลมในรถยนต์สมัยใหม่ตอนนี้ใช้การควบคุมพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ช่วงของการใช้งานสำหรับมอเตอร์ยังคงกว้าง หลายฟังก์ชั่นในรถยนต์ยังคงใช้ระบบทางกลที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน การควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญและปั๊มและปั๊มเป็นตัวอย่างที่ดี ด้วยการควบคุมทางไฟฟ้าพลังงานสามารถส่งผ่านไปยังมอเตอร์ทำให้มอเตอร์สามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานได้อย่างถูกต้องตลอดเวลา
เทคโนโลยีการแปลงความถี่นำโอกาสสำคัญให้กับอุตสาหกรรมยานยนต์
การทำความเย็นเครื่องยนต์ยานยนต์และพัดลมควบคุมความถี่ตัวแปรมอเตอร์เป็นนวัตกรรมล่าสุด เครื่องทำความเย็นเครื่องยนต์และเครื่องเป่ารุ่นเก่าใช้ระบบควบคุมความเร็วซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานและรีเลย์ ด้วยระบบนี้ความเร็วของมอเตอร์จะถูก จำกัด ด้วยค่าที่ไม่ต่อเนื่องหลายค่า จำเป็นต้องมีตัวต้านทานต่อชุดพร้อมมอเตอร์เพื่อให้ได้ค่าความเร็วใด ๆ ความเร็วของมอเตอร์ไม่สามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการพลังงานดังนั้นประสิทธิภาพของโซลูชันนี้จึงต่ำมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยทั่วไปต่ำกว่า 50% ในกรณีส่วนใหญ่
ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังทำให้มอเตอร์ควบคุมความถี่ตัวแปรเป็นทางเลือกสำหรับการใช้งานจำนวนมาก ด้วยการควบคุมความถี่ตัวแปรระบบทั่วไปที่มีประสิทธิภาพมากกว่า 90% สามารถทำได้ในช่วงโหลดทั้งหมด การใช้พัดลมระบายความร้อนเครื่องยนต์ 400 วัตต์เป็นตัวอย่างเช่นการใช้พลังงานของคอนโทรลเลอร์อิเล็กทรอนิกส์จะต่ำกว่าตัวควบคุมพัดลมความต้านทานประมาณ 100 วัตต์ในระหว่างรอบการโหลดโดยทั่วไป ประหยัดพลังงาน 100W เทียบเท่ากับการลดลงประมาณ 0.1 ลิตรต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง 100 กม.
ความท้าทายในการขับเคลื่อนมอเตอร์ด้วยเทคโนโลยีควบคุม PWM คือเพื่อตอบสนองความต้องการของอีเอ็มไอ ที่ 20 กิโลเฮิร์ทซ์ระบบจะส่งเสียงรบกวนทางด้านแบตเตอรี่ ความลาดชันปัจจุบัน di / dt ระหว่างการเปิดและปิดเป็นแหล่งที่มาหลักของ EMI เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของอีเอ็มไอต้องต่อตัวกรองแบบพาสซีฟระหว่างแบตเตอรี่และอินเวอร์เตอร์ ตัวกรองนี้มักประกอบด้วยตัวเก็บประจุขนาดใหญ่สองตัวและตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัว ค่าใช้จ่ายของตัวกรองเป็นค่าสำคัญสำหรับทั้งระบบ ในระบบง่ายๆที่ใช้ MOSFETs วิธีเดียวที่จะลด di / dt คือการใส่ตัวต้านทานที่ประตูเพื่อชะลอความเร็วในการเปลี่ยน การทำเช่นนี้จะช่วยเพิ่มการสูญเสียการเปลี่ยนลดประสิทธิภาพของระบบและเพิ่มขนาดของอ่างความร้อน ในระบบดังกล่าวต้องมีการชั่งน้ำหนักขนาดของตัวกรองอีเอ็มไอและอ่างความร้อน
AUIR3330S ใช้การควบคุมดิ / dt ที่เป็นกรรมสิทธิ์สำหรับเอาท์พุทเพื่อลดการปล่อยก๊าซที่ดำเนินการของแผง การควบคุม di / dt ที่ใช้งานอยู่นี้จะเพิ่มประสิทธิภาพของอีเอ็มไอและประสิทธิภาพในการเปลี่ยนการสูญเสียและไม่ได้อยู่ภายใต้ข้อดีของตัวกรองอีเอ็มซีและอ่างความร้อนอีกต่อไป การใช้คุณลักษณะนี้จำเป็นต้องมีการสร้างประตูเฉพาะใน MOSFET ซึ่งเป็นไปไม่ได้ด้วยส่วนประกอบที่แยกจากกัน สำหรับการใช้งานทั่วไปกับ MOSFETs กับไดร์เวอร์การควบคุมการเปลี่ยนเวลาทำได้โดยใช้ตัวต้านทานเกทเพื่อควบคุมกระแสไฟของไดรฟ์ นอกจากนี้ AUIR3330S ยังมีโซลูชันสำหรับการขับขี่ประเภทใด ๆ ด้วยความเร็วสูงสุด การผสานรวมสูงทำให้นักออกแบบสามารถออกแบบโซลูชันที่มีขนาดกะทัดรัด การออกแบบช่วงความเร็วแบบเต็มสามารถทำได้อย่างรวดเร็วด้วยส่วนประกอบภายนอกอย่างน้อยที่สุด
การควบคุม ddi / dt ที่ใช้งานอยู่
ในระหว่างขั้นตอนการเปิดใช้งานโปรแกรมควบคุมจะใช้กระแสไฟขนาดใหญ่ในการเข้าถึงเกณฑ์ MOSFET โดยเร็วที่สุด เนื่องจากกระแสไฟเริ่มไหลเข้าสู่ MOSFET กระแสไฟของประตูจะลดลงเพื่อ จำกัด การใช้งาน di / dt เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเริ่มลดลงกระแสไฟของประตูจะเพิ่มขึ้นเพื่อ จำกัด การสูญเสียการเปลี่ยน การสูญเสียการเปลี่ยนจะเหมือนกันในเฟส di / dt เมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ที่ใช้ตัวต้านทาน MOSFET แต่การสูญเสียการสวิตช์จะลดลงมากในช่วง dv / dt ดังนั้นในระดับ EMI เดียวกัน AUIR3330S จึงสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลงและต้องใช้อ่างระบายความร้อนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การควบคุม ddi / dt ใช้งานจำเป็นต้องใช้ไดรเวอร์ที่ซับซ้อนซึ่งสามารถใช้กระแสประตูที่แตกต่างกันได้ในแต่ละขั้นตอนของสวิตช์ AUIR3330S ยังรวมถึงวงจรอัจฉริยะสำหรับตรวจจับระยะ di / dt และ dv / dt
การใช้งานไดร์เวอร์มอเตอร์สมัยใหม่ยังต้องการคุณสมบัติเพิ่มเติมเช่นการป้องกันและการแก้ไขปัญหา AUIR3330S มีคุณลักษณะหลากหลายเพื่อป้องกันความล้มเหลวของระบบในโหมดผิดปกติรวมถึงสภาวะอุณหภูมิเงื่อนไขการลัดวงจรขาออกหรือการตัดการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุบูสเทอร์ ในข้อผิดพลาดใด ๆ ข้างต้น AUIR3330S ได้รับการป้องกันและรายงานผลการวินิจฉัยข้อผิดพลาดไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ ผลการวินิจฉัยคือค่าที่สามารถอ่านได้โดยตรงจากไมโครโปรเซสเซอร์
นอกจากนี้ AUIR3330S ยังมีฟังก์ชั่นการป้อนกลับกระแสไฟฟ้าที่อ่านกระแสโหลดโดยวัดแรงดันไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทาน Rifb ระบบจะตรวจสอบกระแสไฟโหลดเพื่อควบคุมพลังงานที่ให้มากับโหลด และสามารถตรวจจับสถานะสตาร์ทมอเตอร์ได้
ข้อเสนอแนะความรู้สึกในปัจจุบันใช้เพื่อกำหนดเกณฑ์การป้องกันกระแสเกิน เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่วต้านทาน Rifb เกิน 4.5V เอาท์พุทจะถูกปิดโดยอัตโนมัติ คุณลักษณะนี้ช่วยป้องกันไม่ให้เกิดข้อผิดพลาดใด ๆ ในสายหรือมอเตอร์ในภาวะที่ไม่สมบูรณ์และสามารถปรับให้เหมาะสมกับความต้องการของแต่ละระบบ
สรุป
มอเตอร์ที่สามารถควบคุมอิเล็กทรอนิคส์ความเร็วสูงสามารถใช้งานได้หลายรูปแบบ ในรถโหลดบางส่วนยังคงขับเคลื่อนโดยตรงจากเครื่องยนต์เช่นปั๊มปั้มน้ำมันและปั๊มพวงมาลัยพาวเวอร์ การใช้มอเตอร์ในการขับขี่เหล่านี้ช่วยลดความยุ่งยากในการออกแบบเครื่องจักรกลโดยไม่จำเป็นต้องใช้เข็มขัดและนักวิ่งขณะที่ประหยัดพื้นที่ในห้องเครื่องยนต์ AUIR3330S นำเสนอโซลูชั่นสำหรับการขับขี่ด้วยมอเตอร์ทุกประเภทที่ความเร็วเต็มรูปแบบพร้อมด้วยการควบคุมดิ / ดีทีที่ใช้งานสำหรับอีเอ็มไอและการเพิ่มประสิทธิภาพในการเปลี่ยนการสูญเสีย
