電壓與頻率提供恒定的轉(zhuǎn)矩
發(fā)布時間:2020/9/27 20:58:35 訪問次數(shù):1002
低端設(shè)備通常使用交流感應(yīng)電機(jī)(ACIM)。使用變頻驅(qū)動器(VFD)可以相對簡單地控制這些電機(jī)。在這種技術(shù)中,三相正弦波形為電動機(jī)的繞組供電。
電機(jī)的控制通過改變脈寬調(diào)制(PWM)占空比來實(shí)現(xiàn),PWM占空比通過其變化率來設(shè)置電壓和頻率。
對于VFD,只要負(fù)載不變,即可通過使電壓與頻率之比保持恒定來提供恒定的轉(zhuǎn)矩。遺憾的是,裝備有VFD的ACIM對變化的負(fù)載或速度請求的反應(yīng)緩慢,這降低了它的效率。
洗衣機(jī)通常使用ACIM,并且ACIM對可變負(fù)載的變化反應(yīng)不佳。當(dāng)濕衣服在滾筒內(nèi)翻轉(zhuǎn),或者在攪拌期間滾筒旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化時,就會發(fā)生這種情況。
提高效率的最直接方法是改變運(yùn)行設(shè)備的電機(jī)類型。高端設(shè)備已經(jīng)開始采用一種新型電機(jī),稱為永磁同步電機(jī)(PMSM)。由于設(shè)計原因,這種電機(jī)提供了更好的控制,但制造成本也更高。
鋰離子電池在放電時將產(chǎn)生熱量,從而增加放電電流。這有可能形成熱失控狀態(tài),并導(dǎo)致災(zāi)難性故障的發(fā)生。把鋰離子電池充電至100% SOC或放電至0% SOC將迅速降低其容量。必須將鋰離子電池的操作限制在某個SOC范圍內(nèi),比如20%至80%,此時的可用容量僅為規(guī)定容量的60%。
鋰離子電池還具有平坦的放電曲線,其中1%的SOC變化可能僅表現(xiàn)為數(shù)毫伏的電壓差異。為充分利用電池的可用電壓范圍,電池系統(tǒng)必須非常準(zhǔn)確地監(jiān)視電池電壓(它直接對應(yīng)于SOC)。
在1V電壓條件下輸送1kW功率需要1,000A電流,而在100V電壓條件下輸送1kW功率則僅需10A電流。系統(tǒng)布線和互連線中的固有電阻將轉(zhuǎn)換成IR損耗,因此設(shè)計師需采用切實(shí)可行的最高電壓/最低電流。
PMSM的效率更高,因?yàn)樗鼈冊谵D(zhuǎn)子中使用永磁體,而感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子使用的繞線線圈需要額外的能量來維持磁場。PMSM設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是可以使用一種稱為磁場定向控制(FOC)的改進(jìn)控制算法,這種算法可以在更寬的負(fù)載或速度范圍內(nèi)非常精確地控制電機(jī)使用的能量。
使用數(shù)字信號控制器(DSC)來控制PMSM(例如Microchip的dsPIC33EV系列),可以幫助提高這些電機(jī)的能效并實(shí)現(xiàn)無噪聲運(yùn)行。使用具有FOC的PMSM可以節(jié)省大量能源。
冰箱的壓縮機(jī)是一種專門設(shè)計的電機(jī),通過將控制范圍擴(kuò)展到非常低的速度(如800 rpm),在冷卻系統(tǒng)中泵送冷卻液。因此,使用的功率降低了約30%。這可以顯著提高設(shè)備的能源星級。其他研究表明,PMSM在將電能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩方面可以達(dá)到90%的效率。
低端設(shè)備通常使用交流感應(yīng)電機(jī)(ACIM)。使用變頻驅(qū)動器(VFD)可以相對簡單地控制這些電機(jī)。在這種技術(shù)中,三相正弦波形為電動機(jī)的繞組供電。
電機(jī)的控制通過改變脈寬調(diào)制(PWM)占空比來實(shí)現(xiàn),PWM占空比通過其變化率來設(shè)置電壓和頻率。
對于VFD,只要負(fù)載不變,即可通過使電壓與頻率之比保持恒定來提供恒定的轉(zhuǎn)矩。遺憾的是,裝備有VFD的ACIM對變化的負(fù)載或速度請求的反應(yīng)緩慢,這降低了它的效率。
洗衣機(jī)通常使用ACIM,并且ACIM對可變負(fù)載的變化反應(yīng)不佳。當(dāng)濕衣服在滾筒內(nèi)翻轉(zhuǎn),或者在攪拌期間滾筒旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化時,就會發(fā)生這種情況。
提高效率的最直接方法是改變運(yùn)行設(shè)備的電機(jī)類型。高端設(shè)備已經(jīng)開始采用一種新型電機(jī),稱為永磁同步電機(jī)(PMSM)。由于設(shè)計原因,這種電機(jī)提供了更好的控制,但制造成本也更高。
鋰離子電池在放電時將產(chǎn)生熱量,從而增加放電電流。這有可能形成熱失控狀態(tài),并導(dǎo)致災(zāi)難性故障的發(fā)生。把鋰離子電池充電至100% SOC或放電至0% SOC將迅速降低其容量。必須將鋰離子電池的操作限制在某個SOC范圍內(nèi),比如20%至80%,此時的可用容量僅為規(guī)定容量的60%。
鋰離子電池還具有平坦的放電曲線,其中1%的SOC變化可能僅表現(xiàn)為數(shù)毫伏的電壓差異。為充分利用電池的可用電壓范圍,電池系統(tǒng)必須非常準(zhǔn)確地監(jiān)視電池電壓(它直接對應(yīng)于SOC)。
在1V電壓條件下輸送1kW功率需要1,000A電流,而在100V電壓條件下輸送1kW功率則僅需10A電流。系統(tǒng)布線和互連線中的固有電阻將轉(zhuǎn)換成IR損耗,因此設(shè)計師需采用切實(shí)可行的最高電壓/最低電流。
PMSM的效率更高,因?yàn)樗鼈冊谵D(zhuǎn)子中使用永磁體,而感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子使用的繞線線圈需要額外的能量來維持磁場。PMSM設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是可以使用一種稱為磁場定向控制(FOC)的改進(jìn)控制算法,這種算法可以在更寬的負(fù)載或速度范圍內(nèi)非常精確地控制電機(jī)使用的能量。
使用數(shù)字信號控制器(DSC)來控制PMSM(例如Microchip的dsPIC33EV系列),可以幫助提高這些電機(jī)的能效并實(shí)現(xiàn)無噪聲運(yùn)行。使用具有FOC的PMSM可以節(jié)省大量能源。
冰箱的壓縮機(jī)是一種專門設(shè)計的電機(jī),通過將控制范圍擴(kuò)展到非常低的速度(如800 rpm),在冷卻系統(tǒng)中泵送冷卻液。因此,使用的功率降低了約30%。這可以顯著提高設(shè)備的能源星級。其他研究表明,PMSM在將電能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩方面可以達(dá)到90%的效率。
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