電機控制器

• （中央社台北27日電）世界衛生組織秘書長譚德塞（Tedros Adhanom Ghebreyesus）表示，最先在印度發現的2019冠狀病毒疾病（COVID-19）Delta是「目前已知傳染力最強的變異病株」，現已在至少85國蔓延。
• 日本東京都26日又新增534例確診病例，日媒分析，目前實施的「防止蔓延等重點措施」恐難如期在7月11日解除；果真如此，恐為東京奧運開放觀眾進場增添變數。
• 日本放送協會（NHK）報導，東京都26日新增534例確診病例，比上週六19日增加146例，連續4天較上週同天增逾百例，也是連續7天高於上週同天。

電機控制器(Motor Controller)是一個設備或設備組，以事先定義的方式來控制電動機的性能。

• 電機控制器可以用手工或自動的方式啟動電機或停止電機，設定馬達正轉或反轉，設定及調整轉速，調整或限制馬達力矩，保護馬達免於過載或故障。
• 電機控制器是通過主動工作來控制電機按照設定的方向、速度、角度、響應時間進行工作的集成電路。
• 在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力電池所存儲的電能轉化為驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啓動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，並將部分剎車能量存儲到動力電池中。
• 它是電動車輛的關鍵零部件之一。
• CNC可編程步進電機控制器可與步進電機驅動器、步進電機組成一個完善的步進電機控制系統，能控制三台步進電機分時運行本控制器採用計算機式的編程語言，擁有輸入、輸出、計數等多種指令。具有編程靈活、適應範圍廣等特點，可廣泛應用於各種控制的自動化領域。
• 每個馬達都會有對應的控制器，控制器的特性及複雜度會隨依馬達需要呈現的性能而不同。
• 最簡單的控制器是連接馬達及電源的開關，例如小的家電或動力工具等。
• 開關可以以人工方式操作，或是用連接到一些感測器的繼電器或接觸器來自動啟動或停止馬達。
• 開關可以有不同的選擇位置，讓馬達以不同的方式連接到電源，可能包括減低馬達啟動時的電壓，反轉運轉，或是選擇不同的速度。
• 小型的控制器可能會省略過載及過流等保護裝置，此時就靠外在的過流保護線路來避免電流過大，小馬達有些有內建的過載保護，在過載時自動開路避免過載。
• 較大的馬達會有在控制器中加入過載繼電器或溫度感測的繼電器，以及保險絲或斷路器避免過電流。自動的馬達控制器也可能包括極限開關或其他設備以保護機械。
• 更複雜的馬達控制器可以精確的控制馬達的速度及轉矩，也可能是機械控制位置的閉迴路控制系統中的一部份。
• 例如數控車床需要依事先設定的曲線精確的控制刀具的位置，而且要依負載及外界力量來加以補償，以維持刀具在既定的位置上。

電機控制器的選用

• 電機控制器是通過主動工作來控制電機按照設定的方向、速度、響應時間進行工作的集成電路。
• 在電動車輛中，電機控制器的功能是根據檔位、油門、剎車等指令，將動力電池所存儲的電能轉化爲驅動電機所需的電能，來控制電動車輛的啓動運行、進退速度、爬坡力度等行駛狀態，或者將幫助電動車輛剎車，並將部分剎車能量存儲到動力電池中。
  • 它是電動車輛的關鍵零部件之一。
• 下面我們介紹如何選擇匹配的電機控制器:
• (1)選擇和電機類型相匹配的控制器--如交流異步，永磁同步，直流有刷，直流無刷，方波還是正弦波，有霍爾，無霍爾等等。
• (2)查看電機標註的額定功率--選擇額定功率相同的電機控制器來匹配，比如電機標稱上額定功率爲3KW、電壓爲72V，則選擇額定功率爲3KW、電壓爲72V的電機控制器。
• (3)匹配電機參數--以交流異步電機爲例，察看電機編碼器的齒數、線束埠排列的方向，如一般的電機編碼器齒數爲48或64，線束埠排列爲﹢-AB或﹢BA-，控制器則要選擇相對應的。
• (4)確認接線埠定義--以交流異步電機爲例，先確認九芯接口（上圖最右的接口）的定義，再確認其他通訊接口的定義.
• 知道了如何選擇控制器之後，我們再談談如果控制器功率偏小或偏大的話，對電機有什麼影響?
• 先說控制器功率偏小的問題。比如60V電機最大輸出功率爲2KW，而選擇60V的控制器最大輸出功率只有800W。
• 60V 800W的控制器最大平均電流爲13.3A，軟體設置電機堵轉時相電流保護值爲3倍的平均電流即相電流保護值爲40A。
• 60V 2KW電機工作最大平均電流爲33.3，假設匹配的電機控制器相電流保護值同樣設置爲平均電流的3倍即爲100A。
• 如果800W的控制器與2KW的電機匹配使用時則控制器相當於小馬拉大車，控制器動力不足，且因爲功率管及散熱的問題導致控制器進入高溫保護。

電機控制器零件原料的選擇

• 在電機控制器中，電池包的直流電作為輸入電源，需要通過直流母線與電機控制器連接，該方式叫DC-LINK或者直流支撐，其中的電容我們稱之為母線電容或者支撐電容或者DC-Link電容。
• 由於電機控制器從電池包得到有效值或者峰值很高的脈衝電流的同時，會在直流支撐上產生很高的脈衝電壓使得電機控制器難以承受，所以需要選擇母線電容來連接。
• 母線電容的作用--
• 1、平滑母線電壓，使電機控制器的母線電壓在IGBT開關的時仍比較平滑；
• 2、降低電機控制器IGBT端到動力電池端線路的電感參數，削弱母線的尖峰電壓；
• 3、吸收電機控制器母線端的高脈衝電流；
• 4、防止母線端電壓的過充和瞬時電壓對電機控制器的影響。
• 母線電容的變遷--母線電容由最開始的電解電容變遷到現在普遍使用的薄膜電容，但電解電容並沒有完全消失不用，在MOS管作為功率器件的低速車或者物流車的控制器上仍然採用多個電解電容並聯使用。
  • 豐田Prius 第一代電控就是採用的電解電容，採用的三個松下電解電容器，規格為：450V/2700uF，豐田Prius在第二代電控系統中採用了定州薄膜電容，為松下的薄膜電容，但具體的參數在圖片上看不清楚，就不做介紹。
• 電解電容與薄膜電容的對比--
• 1、電解電容的優點是容量比薄膜電容大；
• 2、薄膜電容相對於電解電容優勢；
• 3、薄膜電容具有更良好的溫度和頻率特性；
• 4、薄膜電容沒有極性，能夠承受反向電壓；
• 5、薄膜電容額定電壓高，不需要串聯平衡電阻；
• 6、薄膜電容採用乾式設計，沒有電解液泄露的危險，沒有酸污染；
• 7、薄膜電容更低的ESR，更強的耐紋波電流的能力；
• 8、薄膜電容更強的抗脈衝電壓能力；
• 9、薄膜電容更長的壽命；
• 10、薄膜電容更加靈活的外形設計，可根據不同的需求進行定製。
• 母線電容電壓的選擇--
• 電機控制母線電壓除了正常的紋波電壓的波動，還包括IGBT動作時電流激烈的變化產生尖峰電壓和電機反轉時的反電動勢，薄膜電容在使用中允許有1.2倍額定電壓值的脈衝，理論上可以選擇額定電壓較低的薄膜電容。
• 如現在的320V的電機控制器系統一般選用500VDC的薄膜電容，540V的電機控制器系統選用900V或者1000V的薄膜電容。
• 總結：綜上考慮，母線電容的選取，不同的電機控制器選用的是有差別，對比計算過好些論文，以及詢問國內知名薄膜電容廠的技術人員，一般會採取上面的計算公式，但對比國外的電機控制器的設計，他們採用的薄膜電容的容量更加激進，具體的怎麼選用還要經過相關的實驗，比如電容的溫升等是否滿足設計要求。

https://www.eefocus.com/baike/498574

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