מדוע נחוצה בקרה מגנטית חלשה עבור מנועים מהירים?

01. MTPA ו-MTPV
מנוע סינכרוני מגנט קבוע הוא מכשיר ההנעה המרכזי של תחנות כוח לרכבי אנרגיה חדשים בסין. ידוע היטב שבמהירויות נמוכות, מנוע סינכרוני מגנט קבוע מאמץ בקרת יחס זרם מומנט מקסימלי, כלומר בהינתן מומנט, הזרם המסונתז המינימלי משמש להשגתו, ובכך למזער את אובדן הנחושת.

אז במהירויות גבוהות, אנחנו לא יכולים להשתמש בעקומות MTPA לשליטה, אנחנו צריכים להשתמש ב-MTPV, שהוא יחס מתח המומנט המרבי, לשליטה. כלומר, במהירות מסוימת, להפוך את תפוקת המנוע למומנט המרבי. על פי תפיסת השליטה בפועל, בהינתן מומנט, ניתן להשיג את המהירות המרבית על ידי התאמת iq ו-id. אז איפה משתקף המתח? מכיוון שזו המהירות המרבית, מעגל מגבלת המתח קבוע. רק על ידי מציאת נקודת ההספק המקסימלית במעגל הגבול הזה ניתן למצוא את נקודת המומנט המקסימלית, השונה מ-MTPA.

02. תנאי נהיגה

בדרך כלל, במהירות נקודת המפנה (המכונה גם מהירות הבסיס), השדה המגנטי מתחיל להיחלש, שהיא נקודה A1 באיור הבא. לכן, בשלב זה, הכוח האלקטרו-מוטיבי ההפוך יהיה גדול יחסית. אם השדה המגנטי אינו חלש בזמן זה, בהנחה שעגלת הדחיפה נאלצת להגביר את המהירות, היא תאלץ את ה-iq להיות שלילי, לא מסוגלת להוציא מומנט קדימה, ותיאלץ להיכנס למצב ייצור החשמל. כמובן שלא ניתן למצוא את הנקודה הזו בגרף הזה, מכיוון שהאליפסה מתכווצת ואינה יכולה להישאר בנקודה A1. אנחנו יכולים רק להפחית את ה-iq לאורך האליפסה, להגדיל את ה-id ולהתקרב לנקודה A2.

03. תנאי ייצור חשמל

מדוע ייצור חשמל דורש גם מגנטיות חלשה? האם לא צריך להשתמש במגנטיות חזקה ליצירת iq גדול יחסית בעת הפקת חשמל במהירויות גבוהות? זה לא אפשרי מכיוון שבמהירויות גבוהות, אם אין שדה מגנטי חלש, הכוח האלקטרו-מוטיבי ההפוך, כוח האלקטרו-מוטיבציה של השנאי וכוח האלקטרו-מוטיבציה של השנאי עשויים להיות גדולים מאוד, עולים בהרבה על מתח אספקת החשמל, וכתוצאה מכך יש השלכות איומות. מצב זה הוא ייצור כוח תיקון בלתי מבוקר SPO! לכן, בהפקת חשמל במהירות גבוהה, יש לבצע גם מגנטיזציה חלשה, כך שמתח המהפך שנוצר יהיה ניתן לשליטה.

אנחנו יכולים לנתח את זה. בהנחה שהבלימה מתחילה בנקודת הפעולה המהירה B2, שהיא בלימת משוב, והמהירות יורדת, אין צורך במגנטיות חלשה. לבסוף, בנקודה B1, iq ו-id יכולים להישאר קבועים. עם זאת, ככל שהמהירות יורדת, ה-iq השלילי שנוצר על ידי הכוח האלקטרו-מוטורי ההפוך יהפוך לפחות ופחות מספיק. בשלב זה, יש צורך בפיצוי הספק כדי להיכנס לבלימת צריכת אנרגיה.

04. מסקנה

בתחילת לימוד מנועים חשמליים, קל להיות מוקף בשני מצבים: נהיגה וייצור חשמל. למעשה, עלינו לחרוט תחילה את עיגולי ה-MTPA וה-MTPV במוח שלנו, ולהכיר בכך שה-iq וה-id בשלב זה הם מוחלטים, המתקבלים על ידי התחשבות בכוח האלקטרו-מוטיבי ההפוך.

לכן, באשר לשאלה האם iq ו-id נוצרים בעיקר על ידי מקור הכוח או על ידי הכוח האלקטרומוטיבי ההפוך, זה תלוי במהפך כדי להשיג ויסות. ל-iq ול-id יש גם מגבלות, והרגולציה לא יכולה לחרוג משני מעגלים. אם חריגה ממעגל הגבול הנוכחי, ה-IGBT ייפגע; אם חריגה ממעגל מגבלת המתח, ספק הכוח ייפגע.

בתהליך ההתאמה, ה-iq וה-id של המטרה, כמו גם ה-iq וה-id בפועל, הם קריטיים. לכן, שיטות כיול משמשות בהנדסה כדי לכייל את יחס ההקצאה המתאים של המזהה של iq במהירויות שונות ומומנט יעד שונים, על מנת להשיג את היעילות הטובה ביותר. ניתן לראות שאחרי שמסתובבים, ההחלטה הסופית עדיין תלויה בכיול ההנדסי.