一般電動車非正弦波馬達使用正弦波控制器會有什情況?

ns590506 wrote:
電動車用久了,馬達會老化會更耗電,無刷馬達會嗎?
耗電率會增加50%嗎?

無刷馬達的損耗,有二個影響因子,一是永久磁鐵退磁,另一是銅線繞組老化。銅線老化要用的時間比較久,反倒是磁鐵因為長時間高溫導致退磁的機率比較高。

不過,近年材料科學進步很快,無刷馬達的壽命多半不是機車壽命主要影響因素。

bill+catx2 wrote:
無刷馬達的損耗,有二個影響因子,一是永久磁鐵退磁,另一是銅線繞組老化。銅線老化要用的時間比較久,反倒是磁鐵因為長時間高溫導致退磁的機率比較高。..(恕刪)


據以前當電動機車研發測試經驗

常過載輸出,馬達處在高溫下,約2500km左右就感覺扭力變差了..

bill+catx2 wrote:
正弦波控制的方式跟...(恕刪)


正旋控制的馬達出力會比方波控制要來得有力

正旋控制並不是只把方波改成弦波,現在的BLDC馬達,在電流控制上,跟PM馬達是一樣的(事實上BLDC的結構跟PM馬達也是一樣的)

使用方波控制馬達,看似電流波型的積分值比較大,但馬達會旋轉,方波電流裡只有一個瞬間下,線圈產生的磁場角度與磁鐵(轉子)磁場角度是垂直的,轉子受到的推力只有在那個瞬間會是最大值(Cos90=1),其他的角度時,即使線圈磁通量再大,都必須乘上與磁鐵的磁場角度,空有電流但沒有推力

正弦控制會讓弦波波峰持續跟磁鐵磁場角度垂直(換個名詞 : 旋轉磁場),所有的電流產生的磁場都能有效轉成推力

一樣的BLDC馬達,可以用方波來驅動,也可以用弦波。只是簡易的BLDC馬達,靠Digital HALL SENSOR回傳訊號,控制器只要做電壓(或電流)控制就可以了,輸出直接用hell sensor來觸發CMOS開關。在控制器(驅動器)的設計上最簡單。

但考慮到能量效率,現在的趨勢勢必是走向弦波控制,把BLDC當PM來控制

而難題是無感(無HALL SENSOR)的馬達,控制器要判斷磁場相位比較困難,只能靠演算模型去推測,所以啟動前馬達會晃一下,低速控制也不理想,零速啟動也會頓。

有感的BLDC馬達還分Digital Hall Sensor 、Analog Hall Sensor跟解角器(encoder)

encoder在車輛上應該是不容易實現的(成本跟耐受性),一般使用Analog Hall Sensor會是效果跟成本的較佳解


總之,除非是很低階的電動機車、電動自行車,才會停留在方波控制直流馬達這個領域。性能(包含動力輸出表現跟能耗表現)要求較高的,都必定走向弦波控制,在這個領域,其實不太分什麼交流還直流馬達,就是永磁跟感應兩大類而已(BLDC = PM),PM馬達在中小功率領域比較有發揮的空間,譬如電動機車,能量密度比感應馬達要佳。但在中大功率市場,感應馬達還是大宗。

而控制上,PM跟感應馬達的控制模型跟原理,都是一樣的。只是PM馬達在向量控制的模型裡比較好算而已,這個就不細談了。


說到控制器的硬體,如果要能做弦波控制,甚至做向量控制,控制器就不單只是簡單的電流控制+觸發開關

而是必須同時判斷轉子磁場角度,推力需求,做旋轉磁場向量控制,這控制器內會有DSP(或MCU),還有相關的感測模組

輸出模組甚至要用上IGBT來實現高頻率PWM控制。 兩者的成本跟技術是完全不同的 (當然這在現在的控制技術裡都不是什麼新東西了)



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