#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
(點擊內文標題即可閱讀全文)
#亞德諾ADI #磁場定向控制器驅動平台FOC
圖檔取材:pixabay.com
〔本文將於發佈次日下午轉載至 LinkedIn、Twitter 和 Google+ 公司官方專頁,歡迎關注〕:
https://www.linkedin.com/company/compotechasia
https://twitter.com/lookCOMPOTECH
https://goo.gl/YU0rHY
直流馬達驅動器 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
直流馬達驅動器 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 八卦
#電磁學 #電動馬達 #微控制器MCU
【微控制器與軟體演算法,成就高效馬達轉換】
全球有 40%~60% 的工業用電是用於電動馬達。常見的工業用馬達有:直流有刷馬達、感應式馬達、永磁馬達。其中,直流有刷馬達,已瀕臨淘汰;感應式馬達價格便宜、裝置簡單且容易控制,但是能源效率不高;永磁馬達包括:永磁同步馬達 (PMSM)、無刷直流馬達 (BLDC)、磁阻馬達、步進馬達、磁滯馬達等類型,具有較高壽命、較佳能源效率及可控性,在工業應用中,PMSM 和 BLDC 馬達正大規模取代交流和直流有刷電機。
在當今的大多數應用領域,馬達發揮的作用並不是簡單地旋轉功能,人們希望馬達盡可能按照人們的要求去動作,這不僅對節約能源有重大意義,同時還可以在很多場合替代人類做更多事情。比如工業機器人的手臂要運動到什麼位置?需要多大能量提起多重的物體?這些都需要一個控制系統來進行精確控制。但是,馬達的工作原理本質上是一個電磁轉換過程,人們不能直接控制磁訊號,只能透過改變電訊號實現對馬達的一系列控制要求。
馬達的廣泛使用,帶動了馬達控制系統的發展,不同的應用場合需要不同的控制系統,特別是當今的 IoT、工業 4.0 快速發展的大背景下,馬達控制系統也隨之成長,驅動 IC、MCU、MOSFET、IGBT 等馬達控制系統訊號鏈每一個環節都因此受益。從馬達控制角度來看,控制系統可根據控制要求大致分為變頻器、驅動器和伺服系統幾類,控制要求越多、精度要求越高,對控制系統的要求也就越高,相應的系統複雜度也會隨之提升。
延伸閱讀:
《不斷演進的馬達系統》
http://compotechasia.com/a/____/2016/0920/33344.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)
#ARM處理器
圖檔取材:pixabay.com
[本文將於發佈次日下午轉載至 LinkedIn、Twitter 和 Google+ 公司官方專頁,歡迎關注]:
https://www.linkedin.com/company/compotechasia
https://twitter.com/lookCOMPOTECH
https://goo.gl/YU0rHY
直流馬達驅動器 在 變頻器、直流馬達控制器 的相關結果
直流馬達控制器、馬達減速機、馬達變頻器、無刷馬達控制器及直流馬達驅動器。漳毅電機扎根智慧控制傳動創新研製,挾多年豐富經驗並配合產業需求,成功推出無感測向量 ... ... <看更多>
直流馬達驅動器 在 直流馬達驅動- 人氣推薦- 2023年4月| 露天市集 的相關結果
直流馬達驅動 網路推薦好評商品就在露天,超多商品可享折扣優惠和運費補助。直流馬達驅動模組/板H橋大功率正反轉剎車PWM 調速5/12/24V 含稅AT8236雙路直流馬達驅動模塊 ... ... <看更多>
直流馬達驅動器 在 #直流馬達驅動板- 優惠推薦- 2023年4月| 蝦皮購物台灣 的相關結果
你想找的網路人氣推薦#直流馬達驅動板商品就在蝦皮購物!買#直流馬達驅動板立即上蝦皮台灣商品專區享超低折扣優惠與運費補助,搭配賣家評價安心網購超簡單! ... <看更多>