Честотата на дискретизация на един контролер: компромис между топлина, шум и прецизност

Един контролер прекъсва напрежението на батерията на импулси, хиляди пъти в секунда, за да генерира тока, необходим за работата на мотора. Броят на циклите в секунда се нарича честота на прекъсване, или честота на PWM. Тази настройка оказва влияние върху загряването на контролера, загряването на мотора, шума и качеството на управлението. Няма универсална "правилна" стойност: само компромис, който трябва да бъде намерен за всяка конкретна комбинация от контролер и мотор.

Какво прави функцията за разделяне?

Всяка фаза на мотора е свързана последователно към положителния и отрицателния полюс на батерията. Съотношението на времето, прекарано от всяка страна, определя средното напрежение. Намотките, благодарение на своята индуктивност, изглаждат тези импулси: токът се повишава малко по време на един импулс и спада по време на следващия. По този начин се поддържа малка пулсация във формата на назъбен триъгълник около желаната стойност. Вижте вътрешността на контролера и векторната модулация.

Увеличаване на честотата: предимства и недостатъци

Какво печелим

• Намалени пулсации на тока: Токът има по-малко време да се отклонява между две импулси. Загубите в двигателя, причинени от тези пулсации, намаляват.
• По-малко шум : над около 20 000 цикъла в секунда, което е границата на човешкия слух, свистенето, причинено от рязането, вече не е чуваемо.
• По-прецизен контрол: контролерът измерва и коригира във всеки цикъл; повече цикли означават система за управление на тока, която може да бъде по-бърза.

Какво плащаме

• Намалени загуби при превключване: При всяко превключване, един транзистор разсейва малко енергия. Удвояването на честотата удвоява тези загуби. При високи токове, това може да наложи намаляване на допустимия ток.
• Повече изчисления: микроконтролерът трябва да изпълнява цялата команда при всеки цикъл.
• `По-малко електромагнитни смущения, които трябва да бъдат контролирани чрез дизайна на схемата.`

Ролята на индуктивността на двигателя

Вълнението на тока зависи пряко от индуктивността на двигателя: колкото по-ниска е индуктивността, толкова по-бързо се променя токът при всяко импулс. Много мощните и компактни двигатели, с ниска индуктивност, изискват по-висока честота, за да се поддържа приемливо ниво на вълнение. Обратно, двигател за електрически тротинетки, с по-висока индуктивност, се задоволява с по-ниска честота.

Ето защо не е препоръчително да се свързва всеки двигател към всеки контролер, без да се извърши проверка: двигател с много ниска индуктивност, свързан към контролер с ниска честота, може да генерира значителни пикове на тока.

Връзката със скоростта на мотора

За да се възпроизведе правилно синусоидална вълна, е необходимо достатъчен брой цикли на прекъсване за всеки оборот на двигателя. Честотата на електричеството се увеличава със скоростта и броя на полюсите (вижте нашето ръководство за Kv, Kt и полюсите). При много висока скорост на двигател с много полюси, твърде ниската честота на прекъсване влошава управлението.

Намиране на компромис

При контролерите за електрически превозни средства, честотата обикновено варира между десетки хиляди и няколко десетки хиляди цикли в секунда. Изборът се прави, като се вземат предвид следните фактори:

• температурата на транзисторите на контролера с висока мощност;
• температурата на двигателя при стабилна скорост;
• шумът, особено при ниски скорости;
• качеството на управлението при максимална скорост.