Diseñar un generador BLDC

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Estoy intentando diseñar un sistema generador de CC sin escobillas para el uso portátil de baterías de carga y, si es adecuado, el sistema de potencia híbrido de un avión.

El motor / generador "BLDC" se conectará a un motor refrigerado por agua de 1.5KW, 2.011HP y 10,000RPM Max. El motivo de un motor sin escobillas se debe a su relación entre el peso y la potencia, y muchos se enfrían con agua para seguir usando un sistema de refrigeración ya existente.

El motor sin escobillas que encontré que parece ser el más adecuado para la especificación y enfriado por agua es este Turnigy AquaStar 4084-620KV Motor sin escobillas enfriado por agua en Hobby-King el voltaje es de 12 VCC si uso las especificaciones del motor de 1.5kW = 1500Watts podemos decir 1500Watts / 12V = 125Amps esto es mucha corriente para manejar.

El motor / generador está clasificado para un voltaje máximo de 37 voltios y 105 amperios que es 37 x 105 = 3885w o 3.9kw que está ligeramente sobrevalorado para mi motor. Para conducir esto, pretendo usar un sistema de polea para conducir el generador a 21,700 rpm que generará aproximadamente 35v (obviamente kv = rpm / voltio no es exacto, pero bastante cerca y menos cuando se usa como generador). Luego, pretendo transformar esto a 12v dc a 125 amps o tan cerca como.

Obviamente, si alguien puede mejorar mis cálculos anteriores y diseñar, puede ingresar, pero mi pregunta es cuál es el mejor método para transformar mi salida deseada con regulación, de modo que la velocidad del motor sea proporcional a la corriente, no sea posible, si es posible.

Idea 1: se podría usar un convertidor dc - dc buck pero se debería usar una unidad múltiple o grande para lidiar con la corriente alta y será costoso.

Idea 2: use un transformador trifásico para convertir a 12 voltios antes de la rectificación, sin embargo, esto no agregará ninguna regulación.

Obviamente, el 1.5kw de mi motor es de potencia mecánica y mis valores estimados pueden reducirme, ya que las pérdidas se acumulan a través de la rectificación, el calor, las pérdidas de cobre, etc.

    
pregunta Chris James

2 respuestas

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Es poco probable que logre pérdidas de menos del 30-40% en total, con alrededor del 10-15% solo en pérdidas eléctricas a través de la rectificación y la conversión de CC a CC. Esto requeriría una conversión de 37 V a 46 A a 12 V a 125 A, lo que sería un proyecto de conversión de CC a CC bastante importante por sí solo.

Es posible que tenga más éxito (diseño más sencillo) utilizando algo como un 4S BLDC, como este uno de Hobbyking con rectificadores síncronos y voltaje para controlar la velocidad.

Un algoritmo de control de velocidad simple puede ser establecer un único punto de control de voltaje, como 13.8 V (baterías de plomo-ácido, por ejemplo) que desencadena el ralentí de su motor.
Esto buscaría en el punto de activación, por lo que podría ser creativo para resolverlo:

  1. Comience en inactivo, pruebe el voltaje de la batería
  2. En función de la carga de velocidad completa establecida por la batería durante un tiempo (por ejemplo, 3 minutos), comience a acumular la cantidad de períodos de carga en su MCU.
  3. Al final del período, baje la velocidad (pero no para ralentí) y mida el voltaje de la batería, decida el siguiente período para cargar si el voltaje está en el límite, luego inactivo durante un período de descanso definido ... luego vaya a 1.

Por supuesto, podría medir la corriente de carga y controlar eso, pero sería un poco más complejo de implementar.

Otro pensamiento es medir el poder de carga (indirectamente) y controlar eso.
Por ejemplo, si el acoplamiento entre el motor y el BLDC era un acoplamiento de resorte con dos puntos sensores, uno en el motor y otro en el eje del BLDC, se obtiene una medida de la potencia extraída del BLDC por el giro en el acoplamiento. ... solo un pensamiento.

    
respondido por el Jack Creasey
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Puede usar un controlador ebike BLDC, la mayoría tiene control variable de "regeneración", hay un modelo que tiene control en tiempo real de la velocidad de regeneración, la mayoría de los demás es un límite establecido que puede cambiar pero debe estar parado para hacerlo. .

Lo llamé "regeneración proporcional", no entraré en detalles para explicar por qué se me ocurrió la idea hace unos años, pero tiene que ver con ebikes y usar un remolque, diferentes cargas requieren un alto efecto de frenado. / p>

ebikes.ca los vende, los controladores, usted usa el acelerador para aumentar la cantidad de amperaje que se genera en tiempo real, a diferencia de la mayoría de los otros controladores, tiene que programar a un límite establecido mientras está estacionario.

Supongo que debería indicar para aquellos que no lo saben, la mayoría de los motores de eje de ebike son un gran generador debido a los devanados. Es fácil calcular la cantidad de voltaje que producen, ya que la mayoría tiene una potencia nominal de XX rpm por voltio.

Incluso hay motores de bujes BLDC enfriados por agua para bicicletas, carritos de golf, triciclos, etc. .. 10,000 kw :) no es difícil cuando se trata de motores de bujes de ebike (Golden Motor y otros) Crystalyte hace que algunos no se enfríen con agua, el Cromotor o Hubzilla, MXUS y algunos otros hacen motores de 10kw. ASI en Ontario, Canadá, crea algunos controladores BLDC agradables que son muy configurables a través del software, con una gran cantidad de opciones de entrada, analógicas y digitales.

Entonces, para un generador de viento, utilizando un controlador con "regeneración proporcional", puede configurar uno para que, después de XXX rpm (aplicación de viento fuerte), pueda aumentar la regeneración y usarla como freno y no desperdiciar esa energía. Regen va del 50% al 100% cuando se aplica voltaje a la señal del acelerador.

Si usa un freno mecánico para un generador de viento, pierde esa energía, más piezas, más desgaste, etc. ...

Entonces, al aumentar la regeneración, disminuirá la velocidad con viento fuerte para evitar daños. Espero que tenga sentido, je.

Utilizando uno de los neumáticos de 16 "del tipo" scooter ", puede usarlo con un kit de accionamiento de fricción de bicicleta, ya sea para conducirlo con un motor, o usarlo para impulsar un sistema de engranajes y crear un Relación de reducción de unidad de 16 a 1 a su salida final. (Stanton en EE. UU. Vende kits de accionamiento de fricción para bicicletas, entre otros).

Se puede enfriar con líquido el controlador, Banggood vende algunos bloques de agua adecuados, se pueden usar bombas de refrigeración por líquido de 12 vatios y rads para enfriar el controlador.

Piensa que los fanáticos de las computadoras no son lo suficientemente fuertes, echa un vistazo a uno llamado "The Tornado" de Vantec.

Por supuesto, puede usar un puente / rectificador y luego usar un controlador de carga solar, pero personalmente, si es para una aplicación de viento, tener el "frenado electrónico" a través de la regeneración variable solo le ahorrará dinero y tiempo a largo plazo. .

ebikes.ca también vende un disipador de calor para el motor central y un fluido ferroviario de refrigeración, un motor más frío y un controlador, una vida útil más larga, menos problemas, menos costos.

Espero que esto te ayude a darte otra idea de cómo puedes usar un producto comercial para obtener los mismos resultados.

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Utilicé un kit de accionamiento por fricción, el motor Lehr Propane de Weed Wacker, el kit BLDC y el controlador ebike para cargar mis baterías de ebike a 42 amperios de 0 a 10 hasta ahora, pero mis baterías no pueden tener una tasa de carga más alta hasta que obtenga mejores. como células de avance.

    
respondido por el Larry MacDonald