泡水新幹線的轉向架,馬達,電軔,VVVF制御單元,整流器,變壓器等重要元件幾乎都在車底,雖有防水/防雪,但不一定可以耐泡水,維修起來為求保險幾乎都要換掉
為何不能調其他路線的新幹線列車來使用?因為日本有50Hz/60Hz兩種供電頻率,如果列車需要在跨越兩種頻率的路線進行時,必須要搭載適用兩種頻率的調節裝置,雖然輸入VVVF控制器會是直流,但其來源必須要從交流電車線經降壓變壓器降壓後,才能到交流轉直流單元,這裡會有交流電頻率差異問題,若沒有搭載調節裝置,列車可能無法以全力運作或是容易產生耐久性的問題
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#數位控制馬達驅動器 #相位電流回授 #電壓源逆變器 #轉矩漣波
#平滑響應 #速度剖面 #定子繞組 #轉子電磁諧波 #齒槽轉矩 #脈寬調變PWM #類比數位轉換器ADC
【從系統宏觀,揪出數位馬達驅動不佳的元凶!】
在所有數位馬達驅動器中,不可或缺的部分就是「相位電流回授」(phase current feedback),其測量品質與轉矩漣波 (torque ripple) 和轉矩穩定時間等系統參數直接相關。雖然系統性能與相位電流測量之間具有較強的相關性,但很難轉化為對回授系統 (feedback system) 的硬體需求。馬達驅動器或伺服系統中的電流迴路性能,會直接影響馬達的轉矩輸出;對平滑響應 (smooth response) 與準確定位、速度剖面 (speed profiles) 十分關鍵。
平滑轉矩輸出的一個核心基準是「轉矩漣波」,對於直接轉化為終端應用的準確度剖面和分割應用相當重要;響應時間和穩定時間等參數,將左右生產效率直接被「可控制頻寬」影響的自動化應用優劣。馬達驅動器中的轉矩漣波可能來自於:
1. 馬達本身,例如「定子繞組」(stator winding)、插槽配置和轉子電磁諧波的磁卡轉矩所產生的「齒槽轉矩」(cogging torque);
2. 相位電流回授系統的偏移及增益誤差;
3. 逆變器的停滯時間 (dead time),在脈寬調變 (PWM) 輸出電壓增加低頻諧波零組件的定子電性頻率,例如,諧波頻率的電流迴路干擾抑制,將影響電流迴路表現。
當一個三相位馬達藉由開關電壓源逆變器來驅動,此相位電流可視為由兩個元件所組成:一個基本元件和一個開關元件。為達控制目的,須去除開關分量,否則會影響電流控制迴路的性能。最常見的抽取平均分量技術是——取樣同步到脈寬調變週期的電流。如果脈寬調變週期的初始及中間電流為平均值、且取樣時間同步,該開關分量可被有效抑制;但若電流取樣存在時間誤差,則將發生混疊 (aliasing)、電流迴路性能會因此下降。
相位電流的基本分量通常在幾十 Hz 範圍內,而電流迴路的頻寬則以 kHz 計算;微小的時間誤差會影響控制性能似乎有悖常理。然而,僅以相位電感限制 di/dt,即使是一個微小的時間誤差都將導致明顯的電流失真。錯誤的取樣時間最常見的原因有:
★在脈寬調變和類比數位轉換器 (ADC) 之間的鏈結不足,使得在正確的時間內取樣變得不可能;
★缺乏足夠的獨立同步取樣保持電路 (可能是兩個或三個,得依被測量的相位數目決定);
★因脈寬調變時間器所產生的馬達電壓輸出相位之「閘極驅動訊號」傳輸延遲。
通常,任何能影響 di/dt 的事物都會決定錯誤取樣時間的嚴重性,但馬達轉速、負載、馬達阻抗,和直流匯流排電壓等系統參數,也會導致誤差!想要設計用於馬達控制的最佳化回授系統,必須具備系統宏觀,才能辨別誤差源以對症緩解。
延伸閱讀:
《理解馬達驅動器電流迴路非理想效應影響的系統途徑》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/1110/34017.html
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#亞德諾ADI #磁場定向控制器驅動平台FOC
圖檔取材:pixabay.com
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直流馬達控制器 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 八卦
他發現台灣水產養殖業增氧水車超耗電 竟然1年用電可讓高鐵跑17年 於是他投入研發新馬達 能讓水車省電五成!!! (09/29/2017 聯合報/商業週刊 1559期)
“..... 台灣水產養殖業至少有100萬台增氧機,1年用電量上看85億度,可讓高鐵列車跑17.9年,」陳善南說,這是過去沒發現的吃電怪獸,他一頭栽入節能增氧機研發。
傳統高密度的養殖漁業,為了提高池中的溶氧量,必須使用增氧機打水,以提高魚蝦的存活率。
電費是水產養殖業的3大成本之一。「水車要24小時運轉很耗電,我還特別跑到南部去看,養殖戶沿著台電的電線杆偷牽電線供電,有人因此被電死。」
辛苦堅持,換來好成果。他的智慧馬達,讓增氧機的效能大幅提升,經成功大學前瞻綠色產業科技研究暨驗證中心的實驗證明,其增氧效果比傳統水車多2倍,「更能節省約5成的耗電量。
從IC設計,投入省電馬達,原來是因為他7年前從國際能源總署的統計發現,全球有50%用電量是被馬達所消耗,因此先投入智慧馬達的研發。身為上市IC設計公司老董的陳善南帶領研發團隊,花了7年、燒光10億元,要為台灣解決缺電問題,進而找到商機。....."
文:林淑慧/商業週刊
815全台無預警大停電,造成逾600萬戶居民陷入黑暗,揭露台灣電力供應的潛藏危機。不過,卻有一家上市IC設計公司的老董,花了7年、燒光10億元,要為台灣解決缺電問題,進而找到商機。
他,是茂達電子創辦人陳善南,研發工程師出身的他,曾為台積電發表第一篇國際專利論文,早在7年前就投身節能馬達的研發,提倡「自己的電自己省」。
創辦大青節能科技,已晉升為全台最大智慧馬達製造商,從IC設計跨業經營,他要解決台灣限電危機的最新方法,竟是挑戰水產養殖業。
他發現養殖水車超耗電 1年用電可讓高鐵跑17年
「台灣水產養殖業至少有100萬台增氧機,1年用電量上看85億度,可讓高鐵列車跑17.9年,」陳善南說,這是過去沒發現的吃電怪獸,他一頭栽入節能增氧機研發。
從IC設計,投入省電馬達,原來是因為他7年前從國際能源總署的統計發現,全球有50%用電量是被馬達所消耗,因此先投入智慧馬達的研發。
當時,智慧馬達的技術,掌握在日本大廠之手,為找出節能秘密,他發揮研發工程師的性格,花了一年半拆解至少500顆的日本馬達,終於發現馬達的銅線線圈位置是其關鍵。「線圈從馬達外面改放到裡面,銅線用量省一半,成本也降低4成。」他說。
「他的馬達節電效率超過50%,拿下國內8成變頻電風扇的馬達訂單,」國內最大家電馬達供應商、宥力翔董事長邱三福說。大青不僅間接供貨給東元、聲寶、統一與奇美等大廠,也跨足商用空調馬達市場,連澳門美高梅(MGM)酒店也是它客戶。
智慧馬達一役成功叩關,有了利器加持,陳善南著手各式產品的改造,從果汁機到電動車,都有他投入研發的身影。2015年底,在富美鑫集團副總裁夏立言的引介下,結識了印尼的養殖業者,讓他找到節能的新目標。
「傳統高密度的養殖漁業,為了提高池中的溶氧量,必須使用增氧機打水,以提高魚蝦的存活率。」夏立言說。他的提醒,讓陳善南特地調閱空拍圖,觀察東南亞和台灣的養殖池增氧機(俗稱水車)的分布情況,「不只是東南亞,台灣中南部的魚塭、蝦塘,密密麻麻的分布點,都是一台台的水車。」這才發現其用電量之大。
電費是水產養殖業的3大成本之一。「水車要24小時運轉很耗電,我還特別跑到南部去看,養殖戶沿著台電的電線杆偷牽電線供電,有人因此被電死。」陳善南說,這讓他更堅定研發節能水車的決心。
他砸近6成年營收 幫水車「減重」,省電5成
傳統式水車因使用交流感應馬達,須以減速器來間接驅動馬達,只能發揮5成的馬達效率,每年耗電量更上看8,500度。他足足花了2年時間,帶領團隊研發,先是計算馬達的輸出扭力,再重新設計適合的新式水車馬達。
為達省電效果,他曾買扭力大的中國製摩托車馬達來開發,不料卻踢到鐵板。
「中國做的品質不佳,拿到池裡一試用就爆炸。」陳善南笑說。貴為上市公司老董的他,帶著工程師,「也穿著青蛙裝下水,只為了測試馬達效果,一下要去追沒綁好的浮筒,一下扯掉電線,還有一回踩到池底的魚,滑了一大跤。」20年的老戰友、大青節能科技公司總經理沈正民回憶。
最後的解決方式,還是選擇投資1億元、等同其公司去年營收的五成九,重新開模打造馬達模組;他以智慧馬達取代減速器的功率,讓增氧機成功減重40公斤,馬達效率是傳統式的3倍。
提升效率還不夠,如何防水才是關鍵。池中的水無孔不入,「從螺絲孔滲入馬達內部,造成IC驅動裝置短路,」陳善南說,為了研究防銹、防水的馬達製程,他至少做出30個馬達樣品,測試十多種防水材質,最後設計出O型環,成功封住接縫處,讓馬達滴水不進。
辛苦堅持,換來好成果。他的智慧馬達,讓增氧機的效能大幅提升,經成功大學前瞻綠色產業科技研究暨驗證中心的實驗證明,其增氧效果比傳統水車多2倍,「更能節省約5成的耗電量。」旺欣節能科技公司董事長邱毓全說。
據台電規畫,備轉容量低於50萬瓩則要啟動限電,陳善南說:「我的增氧機每台節能500瓦,全台至少有100萬台增氧機在運轉,如果全改用節能增氧機,就能節電50萬瓩,等於1個核電機組的發電量。」
稱霸相對成熟的電風扇馬達市場後,現在陳善南要進軍一個沒有既定通路的領域,他要如何讓台灣的水產養殖業,願意換上智慧省電馬達,才是接下來的挑戰。
★ 小檔案:陳善南
出生:1954年
學歷:美國新墨西哥大學電機博士
經歷:台積電研發工程師、茂達電子創辦人兼總經理
現職:茂達電子董事長、大青節能科技公司董事長
地位:全台最大智慧馬達製造商
★ 小辭典:智慧馬達,學名為「DC直流無刷馬達」。使用IC驅動器回路,透過電流切換來使馬達轉動,並結合微電子控制器,達到節能效果。當有過載或接觸不良等異常發生,能立即停止馬達運轉,比傳統交流感應式馬達更安全。
※精彩全文,詳見《商業周刊》1559期。
文章內容資料原始來源:
https://udn.com/news/story/6837/2729490
直流馬達控制器 在 自動控制使用的直流馬達, 用來改裝成風扇的可能性 - Mobile01 的八卦
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