EN
Kokia naujos kartos nuolatinės srovės variklio valdiklio intelektualios gedimų savidiagnostikos funkcija
Pasirinkdami vairuotojo nuolatinės srovės variklį pramoniniams ventiliatoriams dauguma inžinierių dėmesį sutelkia į įtampų diapazoną, srovės talpą ir PWM skiriamąją gebą. Tai visiškai pagrįsti pradiniai kriterijai. Tačiau viena galimybė, kuri naujos kartos vairuotojo nuolatinės srovės variklių vienetais išskiria juos nuo tradicinių pirmtakų, dažnai nepakankamai vertinama: integruota protinga gedimų savidiagnostika. Supratimas, ką daro šios funkcijos ir kaip jos veikia, keičia būdą, kuriuo vertinate variklių vairuotojus reikalaujančiose aplikacijose.
Tai ypač aktualu dirbant su didelio greičio BLDC nuolatinės srovės pastovaus magnetinio lauko variklių konfigūracijomis, kur neatpažinti gedimai gali sukelti staigų mechaninį ar elektrinį žalą per sekundes.
Kodėl gedimų savidiagnostika yra svarbi šiuolaikiniuose nuolatinės srovės variklių vairuotojuose
Tradiciniai variklių valdikliai remdavosi išorinėmis apsaugos grandinėmis: saugikliais, šilumos nutraukimo įtaisais ir žemiau esančiais relės jungikliais, kad nutrauktų maitinimą, kai įvykdavo gedimas. Šio požiūrio problema yra reakcijos laikas. Išorinis saugiklis reaguoja tik į ilgalaikį perdidelį srovės tekėjimą; jis negali aptikti mikrosekundžių trukmės „shoot-through“ įvykio arba nustatyti statoriaus apvijų asimetrijos dar prieš tai virstant gedimu.
Naujos kartos variklio valdymo nuolatinės srovės (dc) projektavime šią apsaugos intelekto funkciją perkeliama į patį valdymo integrinį grandinės elementą (IC). Vietoj to, kad reaguotų po gedimo atsiradimo, valdiklis nuolat stebi savo veikimo būseną ir prijungtą variklį, realiuoju laiku aptikdamas gedimo sąlygas ir reaguodamas dar prieš tai sukeliant žalą. Tai ir yra praktiškai vadinama „intelektualia gedimo savidiagnostika“.
Kiekvienam, kas susidūrė su aukštos naudingumo bešepetinio nuolatinės srovės variklio gedimu, kai pertraukiklis išsijungia veikiant varikliui ir nesuteikia jokios naudingos diagnostinės informacijos, įmontuoto gedimo registravimo įrenginio vertė tampa akivaizdi iš karto.
Pagrindiniai gedimų tipai, kurie aptinkami naujos kartos variklio valdymo nuolatinės srovės projektuose
Konkretūs gedimų aptikimo gebėjimai skiriasi priklausomai nuo variklio valdymo integrinių schemų ir produktų šeimų, tačiau šiuolaikinės naujos kartos variklio valdymo nuolatinės srovės įrangos vienetai paprastai vienu metu stebi keletą gedimų kategorijų.
Perdėmto srovės ir trumpojo jungimo aptikimas
Perdavimo srovės apsauga yra pagrindinė savidiagnostikos funkcija. Naujos kartos variklio valdikliuose nuolatinės srovės (dc) perdavimo srovės riba dažniausiai yra konfigūruojama – tai ne fiksuota techninė reikšmė. Kai variklio srovė viršija nustatytą ribą, valdiklis gali reaguoti sumažindamas PWM darbo ciklą, perjungdamas į „hiccup“ režimą arba visiškai išsijungdamas, priklausomai nuo to, kaip sukonfigūruotas klaidos reagavimas. Trumpojo jungimo aptikimas veikia dar greičiau – nanosekundžių laiko mastelyje – kad būtų užfiksuoti pusmostiškų tiltų „shoot-through“ įvykiai prieš tai pažeidžiant MOSFET’us.
Temperatūros perkrovos ir išsijungimo funkcija
Integruotas temperatūros jutiklis valdymo mikroschemoje nuolat stebi sandūros temperatūrą. Kai įrenginys artėja prie savo šiluminio ribos, valdymo mikroschema pirma sumažina vartų valdymo stiprumą, kad apribotų perjungimo nuostolius, o vėliau – jei temperatūra toliau kyla – aktyvuoja visišką šiluminį išjungimą. Pagrindinis skirtumas nuo senesnių konstrukcijų yra tas, kad valdymo mikroschema saugo gedimo būseną skaitomame būsenos registre – taigi, kai sistema atsigauna, galima patvirtinti, kad įvyko šiluminis įvykis, o ne spėti apie problemos šaknį.
Šis reiškinys tiesiogiai pastebimas dirbant su žemo triukšmo bešepetiniu PMDC varikliu, kuris varo aušinimo ventiliatorių uždarame korpusoje: jei aplinkos temperatūra netikėtai pakyla, valdymo mikroschema prieš bet kokį variklio pažeidimą nustato šiluminį įspėjimą.
Mažos įtampos išjungimas (UVLO)
Kai įtampa mažėja žemiau valdiklio veikimo slenksčio — dažniausiai dėl kitų apkrovų įsijungimo reiškinių magistralėje — protingasis nuolatinės srovės variklio valdiklis įeina į įtampos sumažėjimo užrakinimo (UVLO) būseną, neleisdamas netikėtam variklio elgesiui arba daliniam vartų valdymui, kurie gali sukelti laidumo asimetriją. UVLO slenksčiai paprastai nurodomi su histereze, kad būtų išvengta svyravimų ribos srityje.
Variklio užstrigimo aptikimas (užstrigimo aptikimas)
Taikymuose, kuriuose naudojami aukšto greičio bešepetiniai nuolatinės srovės nuolatinio magnetinio lauko varikliai, užstrigęs rotorius yra didelės rizikos būsena. Jei rotorius užstrigo, nuolatinės srovės variklio valdiklis negali tęsti komutacijos sekos; toliau į užstrigusią apvyniojimą tiekiamos srovės kiekis greitai sukelia šilumos kaupimąsi. Naujos kartos valdikliai stebi laiko ryšį tarp komutacijos signalų ir rotoriaus padėties grįžtamojo ryšio duomenų. Jei rotorius neatsako per programuojamą laiko intervalą, valdiklis registruoja užstrigimo gedimą ir nutraukia variklio valdymo srovę, taip apsaugodamas tiek variklio apvyniojimą, tiek galios etapą.
Fazės ir Hollo jutiklių gedimo aptikimas
Trys fazės bešepetinio nuolatinės srovės variklio konfigūracijoms naujos kartos variklio valdymo įrenginys nuolatinės srovės taip pat gali stebėti Hollo jutiklių signalų suderinamumą arba atgalinės elektrovaros nulio perėjimo laiką. Trūkstamas ar netikėtas jutiklio signalas gali rodyti jutiklio gedimą, fazės apvijos atvirą grandinę arba tiltelyje esančių MOSFET gedimą. Konkrečaus gedimo tipo nustatymas leidžia technikui pakeisti tik reikiamą komponentą, o ne visą montažą.
Kaip veikia savidiagnostikos mechanizmas
Šiuolaikinio variklio valdymo įrenginio nuolatinės srovės protinga savidiagnostikos architektūra paprastai apima tris sluoksnius:
- Analoginiai komparatoriai veikiantys įrangos greičiu, tikrinantys srovę, įtampą ir temperatūrą pagal fiksuotus ribos rodiklius. Jie reaguoja per nanosekundes ir užtikrina pirmąją apsaugos liniją.
- Skaitmeninė gedimo logika kuris klasifikuoja palyginimo įrenginių išėjimus, taiko drebulių slopinimą ar laiko langus ir nustato, ar aptikta įvykis yra laikinas (nepastebimas) ar nuolatinė gedimo būsena (reikalaujanti veiksmų).
- Gedimo registras ir ryšio sąsaja (paprastai SPI arba I2C), leidžianti pagrindiniam valdikliui perskaityti variklio dabartinę gedimo būseną, išvalyti užfiksuotus gedimus ir konfigūruoti apsaugos slenksčius paleidimo metu.
Šis trijų sluoksnių požiūris reiškia, kad variklis gali reaguoti greičiau nei bet kuris programinės įrangos ciklas, vienu metu vis tiek suteikdamas sistemos valdikliui diagnostinę informaciją, reikalingą informuotiems sprendimams dėl atsigavimo, įspėjimų ar išjungimo sekos priėmimo.
Praktiniai ventiliatoriaus ir variklio valdymo sistemos projektavimo aspektai
Iš sistemos projektavimo perspektyvos, pasirenkant variklio valdymo įrenginį nuolatinės srovės (dc) su išsamiomis intelektualiosios savidiagnostikos funkcijomis, techninės priežiūros modelis perkeliama į naudingą kryptį. Vietoj to, kad operatoriai sužintų apie variklio gedimą tik po jo įvykio – kai jau nukrito apkrova, kurią jis aušino – jie gauna gedimo įvykį tiesiai iš valdymo įrenginio lygio su laiko žyma ir gedimo kodu, kurį galima įrašyti į žurnalą ir analizuoti.
Aukštos efektyvumo bešepetinio nuolatinės srovės (pmdc) variklio veikimo kaip spintos aušinimo ventiliatoriaus atveju tai reiškia gebėjimą atskirti šiluminį gedimą, kurį sukelia padidėjusi aplinkos temperatūra, srovės gedimą, kurį sukelia sukimosi guolio sustingimas, ir užsiblošimo gedimą, kurį sukelia svetimkūnio įstrigimas – tris būsenas, kurios iš išorės atrodo identiškai, tačiau reikalauja visiškai skirtingų veiksmų.
Gedimo aptikimas yra tik pirmasis žingsnis; tikroji vertė slypi tame, kad šią informaciją būtų galima panaudoti techninės priežiūros sprendimams priimti.
Ką tikrinti vertinant naujos kartos variklio valdymo įrenginių nuolatinės srovės (dc) produktus
Peržvelgiant variklio valdymo įrenginio nuolatinės srovės produktą, kuris turi išmaniosios gedimų automatinės diagnozės galimybę, duomenų lakšte ieškokite šių požymių:
- Ar per didelės srovės apsaugos slenkstis yra fiksuotas arba programuojamas
- Ar yra perskaitomas gedimų būsenos registras (ne tik gedimo išvestis)
- Ar temperatūrinės apsaugos veiksmas yra reguliuojamas arba tik su fiksuotu slenksčiu
- Ar užsikimšimo aptikimo laiko intervalas konfigūruojamas
- Ar valdymo įrenginys palaiko automatinį atsigavimą arba reikalauja aiškaus gedimo pašalinimo
- Komunikacijos sąsajos parinktys integracijai su pagrindiniu valdikliu
Ypač aukšto dažnio BLDC nuolatinio magnetinio lauko variklių taikymuose patikrinkite, ar įtraukta fazės praradimo aptikimo ir Hallo jutiklių gedimų aptikimo funkcija – šios funkcijos nėra universaliai prieinamos visose valdymo įrenginių šeimose.
SANTRAUKA
Intelektualus gedimų savidiagnostikos sistema naujos kartos variklio valdiklyje DC nėra rinkodaros terminas — tai tikroji apsaugos architektūros skirtumo aprašymas palyginti su įprastais variklio valdikliais. Integruojant per didelės srovės aptikimą, temperatūros stebėjimą, mažo įtampos užrakinimą, stabdymo būsenos aptikimą ir fazės gedimų diagnostiką patį valdiklį ir padedant šią informaciją pasiekiama per skaitymą leidžiantį būsenos sąsają, šie įrenginiai leidžia sistemoms reaguoti greičiau, gedimams įvykti numatytesniais būdais ir teikti geriau suprantamą diagnostinę informaciją, kai įvyksta gedimai.
Ar dirbtumėte su žemo triukšmo bešepetiniu PMDC varikliu buitinėje technikoje, ar su aukštos naudingumo naudingumo bešepetiniu PMDC varikliu pramoninėje ventiliatorių spintoje, ar su didelio greičio BLDC nuolatinės srovės magneto varikliu automatizavimo veiktuve — pasirinktas variklio valdiklis DC nulems, kiek akivaizdūs ir valdomi bus gedimų įvykiai visą gaminio eksploatacijos laikotarpį.
