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电机知识

高效电机控制与逆变器发展的联系

发表时间:2016-08-05   编辑:www.mdxinfo.com
逆变器的作用是将主电池的直流电通过功率元件转换为三相交流电,向交流电机供电。其中,关键的功率元件是IGBT(绝缘栅型双极晶体管)与二极管(续流二极管),其控制原理如下。首先,车辆管理系统(VMS)根据驾驶员油门踏板的力量计算出所需的驱动转矩,并发出IGBT的驱动信号。IGBT再根据电压相位与转子位置的关系,确定可获得最大转矩的通电时机。IGBT使用的是PWM(脉宽调制)控制,是通过从功率元件输出电压可变的正弦波三相交流电控制驱动扭矩的。美国和中国的电动车电机大多使用交流异步电机,日本则更青睐直流永磁无刷电机,不管是哪种电机,都对小型轻量化、高输出功率、高转速等方面有着严格的要求。逆变器由功率元件、电容和控制电路组成。
 
  逆变器的控制技术与电机的发展一起在不断进步。从当初的异步电动机开始,到后来的永磁同步电机在家电方面得到应用,直到现在以磁阻电机为代表的内置式永磁同步电机在室内空调、冰箱、洗衣机等白色家电中成为主力电机,为节能做出了巨大贡献。想要提升节能效率,单靠电机是无法实现的,还需要与驱动相适应的矢量控制和使用了低功耗元器件的逆变器。2009年,搭载了当时作为新理念和新技术的电机永磁的、磁化状态可变的“可变磁通电机”的洗衣机开始了实际应用,并开始销售。这样一来,无需进行矢量控制的弱磁控制即可实现高效率的可变速控制。之后,能够满足变速运转范围扩大和高效率运转范围扩大需求的“特性可变控制”的开发案例相继问世,新一代控制技术的发展备受瞩目。
 
  电机控制在这样的技术趋势下,现在ROHM正在不断努力将BLDC电机的高效率驱动控制算法尽可能地进行硬件逻辑化,从而让功率电子的相关技术人员能够轻松使用。作为解决方案的一个例子,ROHM已经建立起了能够对AC/DC、DC/DC、逆变器的换流器/逆变器进行系统提案的体制。当然,ROHM同时也在进行FOC等控制算法的软件开发,今后计划将根据各种不同应用的方向进行提案。
 
  封装与散热关于封装和散热管理,为了提高有着高通用性的标准封装的功率密度,在作为基本构成要素的高热传导封装材料、LSI回路、功率元器件的低损耗化方面进行最优化的散热设计。另外,还可以针对客户基板提供ROHM独有的散热解决方案服务。
 
  一体化与分立器件解决方案对逆变器来说,在满足功率半导体的高效率化和小型化、高可靠性化以及低成本化的同时,还需要提高功率密度。电机驱动用逆变器与电源相比,开关频率比较低。为了实现小型化和高可靠性,则需要进行一体化整合,例如通过使用像IPM这样的构造来提升保护功能,提高安全性。最终还需要对电容器、电感等无源器件进行小型化。关于白色家电,在空调用压缩机电机、洗衣机用滚筒电机等需要较大电流的,以及需要将电机和逆变器进行一体化来使用的,在这些方面,系统一体化将会进一步发展。另一方面,为了满足低价格要求,由LSI和分立器件所组成的解决方案也是比较有效的。冰箱压缩机用逆变器就有一部分使用了这样的构造,ROHM在这两方面都可以提供解决方案,今后也将不断满足市场变化带来的各种需求。
 
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