¿Cómo se controla la “potencia de frenado” con un frenado regenerativo configurado?

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Como se señala en la siguiente pregunta ( ¿Cómo se relacionan la corriente y el voltaje con el par y la velocidad de un motor sin escobillas? ):

  

Considerando un motor de 1000W:

     

si proporciona 100V / 10A, podrá alcanzar una alta velocidad, pero no podrá subir mucha pendiente.

     

si proporciona 10V / 100A, se moverá muy lentamente, pero podrá escalar pendientes de alto grado (suponiendo que el motor pueda tolerar 100A).

en los motores, parece que el par está controlado por la cantidad de corriente que recibe. Sin embargo, para los generadores (es decir, en el frenado de regeneración), ¿qué es el análogo? ¿Cómo se controla la cantidad de potencia de frenado? En Teslas, por ejemplo, un frenado ligero produce una regeneración ligera, mientras que un frenado intenso puede generar una gran cantidad de regen. Dado que no hay caja de cambios ni paquete de embrague, ¿cómo se controla la cantidad de regeneración en el generador?

    
pregunta user1950278

2 respuestas

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Un motor funciona simultáneamente como un generador. En el funcionamiento normal, este "EMF de retroceso" sirve para limitar la corriente que consume el motor.

Si desconecta la alimentación de un motor giratorio, puede medir esto directamente en EMF.

Si permite que este EMF conduzca una corriente a través de una carga, el motor experimentará un efecto de frenado, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica.

El problema con la regeneración es que el voltaje producido por el motor durante el frenado es menor que el voltaje de la batería, y disminuye a medida que el motor disminuye la velocidad. Por lo tanto, necesita usar un convertidor de refuerzo (modo de conmutación) para elevar el voltaje. La entrada a este convertidor es la "carga" que ve el motor y la salida carga la batería.

Usted controla la cantidad de corriente que el convertidor extrae del motor, la cantidad de frenado, al cambiar el ciclo de trabajo del interruptor en el convertidor. Este ciclo de trabajo también debe cambiar en función de los voltajes de entrada y salida, por lo que la lógica de control puede ser bastante compleja.

Si es muy inteligente, puede reutilizar los mismos elementos de conmutación que utiliza para impulsar el motor, junto con la autoinducción del propio motor, para crear la función de frenado regenerativo. En otras palabras, tiene una batería, uno o más controladores de puente H, y un motor, y puede controlar si el motor está acelerando o frenando regenerativamente simplemente cambiando la sincronización de los impulsos que impulsan el (los) puente (s) H.

Al ignorar todos los problemas secundarios que pueden complicar el diseño, espero haber creado una explicación que sea fácil de seguir.

    
respondido por el Dave Tweed
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El generador y el motor tienen un voltaje "sin carga" proporcional a la velocidad. Clasificada como kV / RPM, que no tiene nada que ver con la potencia, sino más bien el número de polos y la inductancia y el voltaje por velocidad de rotación o RPM.

El torque es controlado por la diferencia de voltaje entre el voltaje de EMF aplicado y el voltaje de EMF de regreso a cierta velocidad y la resistencia de carga entre la fuente y la carga del motor.

La resistencia DC del devanado o las caídas DCR y, en menor grado, la resistencia del impulsor en serie y la resistencia ESR de la batería o la resistencia efectiva en serie limita esta corriente.

Si se puede decir que una impedancia del motor a cierta velocidad es V / I, el DCR generalmente es el 10% de la impedancia equivalente del motor. Esto significa que la corriente máxima de arranque puede ser tanto como 10 veces la corriente nominal del motor y, por lo tanto, 10 veces la potencia nominal del motor, siempre que entienda que esto también aumenta las temperaturas en todo de acuerdo con la resistencia de cada parte.

Ahora, frenar a toda velocidad no es una aceleración completa diferente a velocidad cero. Pero la cantidad de BEMF disponible, por supuesto, depende de la velocidad del motor en relación con las RPM máximas.

La velocidad máxima en un tren de potencia bien diseñado es inferior al 84% de las RPM sin carga en un elevador para la Transferencia de potencia máxima y sin engranajes de transmisión. Recuerde esto para todos los motores BLDC, cargadores PV MPPT para voltaje Voc y Vmppt.

A medida que la velocidad del motor cambia la diferencia entre el Vbat y el mot o gen. el modo afecta la corriente máxima disponible debido a la bobina DCR y otras pérdidas. Solo puede recuperar toda la energía cinética si su cargador de recuperación de frenos tiene una impedancia de carga adaptada al generador. En la práctica esto nunca pasa. Es como poner en cortocircuito un panel solar fotovoltaico y esperar obtener la máxima potencia con una batería de bajo voltaje. No funciona de esta manera.

MPT o transferencia de potencia máxima El teorema indica que la potencia máxima se puede transferir (en cualquier dirección) SOLAMENTE cuando se ajusta la impedancia. El generador suministra corriente en la dirección opuesta, de modo que cuando V cae con la corriente ascendente, decimos que tiene una resistencia negativa según delta V / delta I.

También hay una pérdida de eficiencia, pero a bajas velocidades, el efecto de frenado es mínimo, pero parte de la energía cinética se puede recuperar como carga a la batería.

Ahora para responder; ¿Cómo se controla?

Supongamos que sabe qué es un motor de reluctancia trifásica y que puede rectificar la salida de CA a una carga de CC, incluida la batería por conmutación. Haga que el puente invierta la corriente después de un tiempo muerto.

Está controlado por el ciclo de trabajo del puente MOSFET y la resistencia en serie efectiva del bucle de corriente, incluido el motor DCR, MOSFET RdsOn y la batería ESR con la diferencia de potencial creada por el motor que ahora actúa como un generador con el pedal del freno. que también controla la presión del freno hidráulico.

Ley de ohmios = delta V / ESR = cargo recuperación

Ahora, para ajustar la corriente y, por lo tanto, la resistencia, permítanme decir nuevamente que como ESR neto cambia la resistencia promedio con el ciclo de trabajo a una tasa de conmutador como < 30kHz para un motor grande.

Net ESR = ESR / ciclo de trabajo y la fuerza electromagnética es proporcional a V / netESR = corriente de recuperación de frenado.Iavg

por ejemplo Corriente máx. = 100% en ESR = x.
10% de corriente a 10% de ciclo de trabajo a equivalente.
 o ESR promedio = 10x Ohms

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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