Использование двигателя BLDC для рекуперативного торможения

Я планирую использовать двигатель BLDC для привода небольшого автомобиля, похожего на картинг. Я хотел бы реализовать рекуперативное торможение, но не могу найти некоторые детали.

Меня больше всего беспокоит возможность быстро остановить машину. Есть ли способ контролировать скорость торможения? Я предположил, что при питании нагрузки от двигателя (при использовании в качестве генератора) двигатель будет вращаться труднее, что будет действовать как тормоз. Так ли это?

Если это так, я подумал, что могу использовать схему, подобную ШИМ, чтобы существенно изменить рабочий цикл, когда энергия потребляется от двигателя. Более высокий рабочий цикл будет означать более быстрое торможение. Будет ли это подходящим решением?

Ответы (4)

Вы управляете замедлением таким же образом, измеряя ток в соответствии с потребностью, используя ШИМ, но повышая напряжение по мере снижения скорости с помощью преобразователя постоянного тока.

Фрикционное торможение обычно примерно в 5-10 раз быстрее, чем ускорение даже при полном приводе, поэтому рекуперативное торможение не может быть лучше.

При переключении с полного электронного торможения на полное ускорение ток обычно в 5 раз превышает ток при полной мощности, поэтому требуется дополнительное охлаждение. Добавление резистора сброса мощности снижает ток и эффект электронного торможения.

Рекуперативная зарядка должна повышать напряжение при снижении скорости и является более сложной, чем простое изменение направления мостового тока на противоположное, поскольку V пропорционально оборотам в минуту без нагрузки. Таким образом, по мере снижения скорости уменьшается и эффект электронного торможения. Торможение уменьшается, так же как ускорение уменьшается до полной скорости.

Конечно, теоретически вы можете использовать дегенеративное торможение обратным током, но это непрактично.

Кроме того, если кинетическая энергия транспортного средства восстанавливается, это делается только для помощи первичным фрикционным тормозам, а время простоя должно быть рассчитано для предотвращения прострела.

Хорошо, это то, что я понял. Однако я боюсь, что выходное напряжение с двигателя будет не очень большим, и поэтому я не смогу передавать энергию достаточно быстро. Если, конечно, я не найду резистор очень малого номинала, поскольку P = V^2/R. Стоит ли об этом беспокоиться?
Напряжение не будет отличаться от последнего приложенного на постоянной скорости. Короткий cct будет рассеивать тепло в сопротивлении обмотки так же, как очень низкий ШИМ-переключатель, ускоряющийся с самого начала на 100%, поэтому нет разницы в уровне g.
Ах, это имеет большой смысл. Так что, если я закорочу провода двигателя, он должен эффективно тормозить? Если да, то будет ли это самым быстрым способом торможения? И приведет ли размыкание цепи к очень низкому механическому сопротивлению?
Да, для полного тормоза и, конечно, после отключения драйвера, иначе пуф. Побережье при открытии
Хорошо, отлично! Я предполагаю, что это немного нагреет двигатель при сильном торможении, поэтому я предполагаю, что было бы разумно что-то сделать с этой энергией? Некоторые предлагали сбрасывать его на резистор. Лично я планирую реализовать рекуперативное торможение. Должно ли это заметно снизить нагрев двигателя?
При переключении с полного электронного торможения на полное ускорение ток обычно в 5 раз превышает ток при полной мощности, поэтому требуется дополнительное охлаждение. Рекуперативная зарядка должна повышать напряжение при падении скорости, и это сложнее, чем я сказал изначально. V пропорционально оборотам без нагрузки
Спасибо! Если вы добавите то, что вы говорили, к ответу, я приму это.
Совместное замыкание фаз не является разумным способом управляемого торможения.
Они используют смещение постоянного тока для торможения трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, а в электрических газонокосилках и пилах они просто закорачивают обмотки, но они обычно имеют меньшую кинетическую энергию, поэтому рабочий цикл и охлаждение двигателя должны иметь принудительное воздушное или жидкостное охлаждение. Я должен был сказать, что регенеративные эффекты для гонок более полезны, чем торможение, но в тележках для гольфа используется эффект торможения.

Эффективное напряжение привода равно VBATT * D, где D — рабочий цикл ШИМ.

Эффективное напряжение двигателя основано на Kv и RPM. Если вы установите VBATT * D меньше, чем Kv * RPM, вы будете в режиме регенерации. Это зарядит аккумулятор и замедлит движение автомобиля.

Будьте осторожны, чтобы не перезарядить аккумулятор. Как правило, максимальная скорость заряда аккумуляторов намного ниже максимальной скорости разряда. Это может ограничить количество регенерации, которое вы должны применять, особенно на высоких скоростях.

По сути, если вы достаточно снизите рабочий цикл, машина замедлится.

Не могли бы вы уточнить свой ответ немного подробнее, пожалуйста? Если взять экстремальный рабочий цикл 0%, как мощность возвращается к двигателю в системе, о которой вы думаете?
Нулевой рабочий цикл — это полное сокращение для обратной ЭДС. Я не уверен, что вы получите регенерацию в этом случае, но в любом случае вы не захотите делать это на скорости. При шестиступенчатой ​​коммутации один из фазных проводов будет подсоединен к GND (включен полевой транзистор низкой стороны). Другая фаза будет PWM для подачи эффективного напряжения VBATT * D. Если эффективное напряжение меньше, чем противо-ЭДС, он будет работать как повышающий преобразователь для противо-ЭДС, и энергия, накопленная в обмотке, когда низкая будет доставлен в батарею, когда полевой транзистор нижнего плеча выключится. Есть бумаги об этом.
Итак, из того, что я читал, прерывание рекуперации на BLDC, по-видимому, выполняется одним из двух методов... Метод грубой силы ШИМ, чтобы вернуть правильное напряжение в батарею от обратной ЭДС, и ' элегантный 'метод использования дополнительных полевых транзисторов для включения реальной надлежащей микросхемы повышающего стабилизатора для повышения напряжения противо-ЭДС до уровня заряда батареи, ШИМ для управления отключающей мощностью. Я планирую создать свой собственный драйвер BLDC, и я планирую использовать предыдущий метод, надеюсь, он сработает.
Никто не использует дополнительные полевые транзисторы. Вы можете получить совершенно хорошую регенерацию, используя те же полевые транзисторы, которые применяют прямой крутящий момент. «L» обмоток двигателя — это все, что вам нужно. «С» параллельно с батареей — это все, что вам нужно на выходе. 6-FET в стандартном контроллере — это все, что вам нужно, чтобы превратить двигатель в повышающий преобразователь для зарядки аккумулятора.

Чем больше энергии вы получаете от двигателя, работающего в качестве генератора, тем больше энергии вы получаете от того, что его приводит в движение.

Есть два способа рекуперативного торможения BLDC.

Если у вас есть достаточно сложный контроллер, с управлением в «четырех квадрантах», то он уже может это делать, и это так же просто, как выяснить, как ему это приказать.

Если ваш контроллер может управлять им только как двигателем, то самый простой способ — отключить контроллер во время торможения. Полноволновое выпрямление 3 выходов для получения источника постоянного тока, который питает отдельное зарядное устройство для зарядки аккумуляторов. Очевидно, что зарядное устройство должно быть достаточно умным, чтобы принимать переменное входное напряжение от двигателя при изменении скорости. Чем быстрее вы заряжаете аккумуляторы, тем сильнее торможение.

Как отмечает Генри Кран в комментариях, энергия, которую вы получаете обратно, довольно минимальна, большая победа заключается в электрическом торможении. Для этого просто подайте питание на мощный резистор с ШИМ для управления уровнем торможения, без сложного зарядного устройства.

Может быть гораздо проще просто сбросить энергию в резистор через ШИМ и забыть о зарядке батарей. Вы получаете гораздо меньше энергии, чем хотели бы себе представить, и простое электрическое торможение часто является большим преимуществом.
Я часто задаюсь вопросом, добавили ли производители автомобилей рекуперативное торможение, потому что это было проще, чем объяснять их маркетинговому отделу, почему это не стоило хлопот.
Я думаю, что легкая регенерация — это хорошее решение для автомобиля, даже если у него механические тормоза. Хорошо подходит для восстановления энергии в движении с частыми остановками. Кроме того, чем больше аккумуляторная батарея, тем больше вероятность того, что батареи смогут принимать ток от агрессивной регенерации.
Спасибо за подробный ответ. Меня беспокоит только то, как быстро я смогу тормозить. Чтобы увеличить мощность, передаваемую от двигателя, может быть хорошей идеей использовать повышающий преобразователь для преобразования в высокое напряжение? Спасибо!
@JohnLeuenhagen Нет, похоже, вы не понимаете чего-то фундаментального. Если объект быстро тормозит, то нужен большой обратный крутящий момент, это будет ограничено нагревом двигателя и механикой. Самый высокий пассивный крутящий момент достигается за счет короткого замыкания двигателя, хотя вся мощность переходит в тепло в обмотках двигателя, поэтому обычно вы соглашаетесь на меньшее торможение и управляете внешними резисторами или зарядным устройством (он же повышающий преобразователь для преобразования в более высокое напряжение батареи). ). Вы также можете активно использовать энергию аккумулятора для создания обратного крутящего момента для еще большего (слишком сильного) торможения.

Простой глупый ответ заключается в расчете безопасного тормозного пути SSD, выполненном при проектировании шоссе. Здесь вы можете получить количество энергии, необходимое для рассеивания, и доступное время торможения. Если требуемая мощность торможения превышает возможности вашего двигателя, он просто не выдержит нагрузки. Вместо этого после поглощения максимальной мощности (мощности двигателя/генератора) он будет продолжать вращаться до тех пор, пока общее количество механической энергии не преобразуется в электрическую и не поглощается аккумулятором. К тому времени вы, возможно, проскочили точку остановки. Генератор мощностью 10 кВт будет эффективным тормозным средством для велосипеда. Трюки с более высоким напряжением, динамическим преобразованием напряжения, емкостью батареи появятся позже. Говорит инженер-строитель!

Мой электровелосипед без рекуперативного торможения оснащен двигателем мощностью 250 Вт. 10 кВт было бы страшно.
Использование двигателя BLDC для рекуперативного торможения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v