Автор Тема: Контролера ли? Че то е много просто!  (Прочетена 23267 пъти)

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Контролера ли? Че то е много просто!
« -: Февруари 25, 2013, 08:40:45 pm »
Контролера за Електрическите Превозни Средства(ЕПС), Електромобили, Електровелосипеди и др. е тяхна основна част.
 По същество един Контролер представлява  Електронен Реостат, с чиято помощ се регулира енергията подавана от Батерията към Електромотора.

За да управляваме постояннотоков (DC) ел.мотор, най-лесно е да се ползва ШИМ(PWM) Регулатор, който действа като

 Реостат(виж на снимката) в простата заместваща схема на управлението на постояннотоков ел.двигател.

В която последователно на двигателя към батерията имаме свързан P1 - Реостат (променливо съпротивление със голяма мощност). Ако ел.двигателя има съпротивление 1 Ом. При максимална стойност на Реостата от 10 Ом ще имаме 11 Ом съпротивление във веригата при 12В/11Ом≈1,1А ток ще протече през намотките на двигателя. Ако преместим плъзгача на Реостата P1 в другия край ще имаме 0 Ом + 1 Ом на двигателя = 12В/1 Ом= 12А ток през намотките на ел.двигателя. Така с преместваме позицията на Плъзгача на Реостата Регулираме Тока и Напрежението, който се подават на електромотора и съответно регулираме въртящия момент на електромотора, който е правопорпорционален на тока през намотките му. А оборотите на електромотора са правопорпорционални на напрежението с което е захранен.
 Дотук всичко изглежда чудесно, но при реостатното регулиране имаме големи загуби на мощност (енергия) в Реостата. Например при съпротивление на реостата 5 Ом: имаме P=I2*R=12/6 A2*5 Ом = 20W ел.мощност се разсейва само в реостата и се превръща безвъзрватно в топлина и тази топлина трябва и да се разсейва в околното въздушно пространство за да не прегори съпротивителния проводник на реостата P1. Докато в двигателя ще подаваме само 2А 1Ом = 4W полезна ел.мощност отдадена на ел.двигателя и 20W разсеяна в Реостата P1, като топлина!

Ако разполагаме с управляем ключ S1, който можем много често да включваме и изключваме, както и да регулираме времето през което ключа ни, да е включен и изключен. Вече имаме така наречения ШИМ(PWM) регулатор. Със следното предимство че когато ключа S1 е включен има минимално съпротивление съответно минимални загуби в ключа. А когато е Изключен ключа S1 има максимално съпротивление и практически не тече ток от батерията към електродвигателя ни. Така чрез съчетаване на времето през което ключа е включен, към времето през което ключа е изключен, за единица време. Mоже да се регулира мощността на електромотора подобно на схемата с Реостат-а P1. http://mazeto.net/index.php/topic,6179.msg41393.html#msg41393
За разлика от схемата с Реостата, при която КПД<50%. При Схемата на ШИМ(PWM) КПД може да е по-високо от 90% благодарение на съвременните електронни мощни ключови елементи MOSFET и IGBT транзистори. С които най-често се изгражда електронния ключ S1.
 До тук всичко е идеално, но мотора има индуктивност, която дава големи отскоци ОЕДС (Обратна Електродвижеща Сила(напрежение)). В схемата с Реостата нямаме проблем. Но в схемата с Ключа, който не е идеален, а трябва да е реален ел. компонент MOSFET или IGBT. Трябва да сложим защита от ОЕДС(BEMF) за ключа, ако не искаме той да изгори. (И магическия вълшебен дим, който е запечатан във всеки електронен елемент при производството му да излезе и отлети. След това разбира се компонента няма да работи. Без този магически пушек, който се крие вътре в него. Шегичка :).) Става въпрос за добавянето на така наречения FlyWheеl диод, с който се защитава ключа S1 от Обратното напрежение на електромотора, което се появява при всяко изключване на ключа S1.

Ето я схемата и както се вижда не е сложна. - линка е към най-долната картинка с Fly Whell Diod:
http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=8343.0;attach=33609;image
или http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=8343.0;attach=33609
Диода Д1 Създава верига при изключването на ключа S1. И така защитава ключа от пренапреженията предизвикани от индуктивния характер на товара(ел.мотора)

 В синхронните PWM контролери КПД > 97% на мястото на диода D1 имаме втори ключ S2, който работи в противофаза на първия ключ S1. Когато S2 се отвори се затваря S1. И когато S1 се отвори се затваря S2. Никога не трябва и двата ключа да са затворени едновременно дори и за много кратко време, защото така се дава накъсо батерията и ще стане голяма беля.

Източници: Литература за четене
1. http://www.4qdtec.com/pwm-01.html 4QD-TEC: Electronics Circuits Reference Archive
PWM speed control
2. http://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.html PWM Signal Generators
3. http://www.solorb.com/elect/solarcirc/pwm1/ PWM Motor Speed Controller / DC Light Dimmer
« Последна редакция: Март 18, 2013, 09:23:43 am от Maistora52 »

Неактивен Maistora52

  • I'm first Omnologist in World
  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 1 636
  • Рейтинг: 340
  • Пол: Мъж
    • Магнитни двигатели "AMAG"
Re: Контролер
« Отговор #1 -: Февруари 26, 2013, 05:20:59 am »
Ето това се казва Обяснение! - че и аборигени в тоците като мен да го разберат и да си направят съответните изводи.
Благодаря колега!
Оставам да се чудя какво да ги правя моите гигантски реостати, като този на снимката, и как да се ориентирам по-лесно в територията на MOSFET-ите и IGBT-транзисторите, като аз съм се занимавал само с обикновените (слабичките) едновремешни транзисторчета и диодчета.
Имаме ли колега, справочник или нещо по-така, тук в нашата библиотека, към което да ме насочиш, че явно трябва да се чете?!
Поздрави!

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #2 -: Февруари 26, 2013, 01:56:44 pm »
Здравейте Maistora52, ето една книжка "Энциклопедия устройств на полевых транзисторах" Дьяконов В.П.,Максимчук А.А.,Ремнев А.М.,Смердов В.Ю. при търсене с Гоогле в интернета може да се намери и свали например от http://depositfiles.com/files/3587095.
« Последна редакция: Февруари 27, 2013, 12:22:01 pm от vdomov »

Неактивен mi68

  • Експериментатор
  • Много Напреднал
  • ***
  • Публикации: 1 636
  • Рейтинг: 244
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #3 -: Февруари 26, 2013, 11:06:19 pm »
Здравейте,
Това е така. Тъй като магнитното поле не пречи на никой, то не се ползва оптимално. По-добре е самоиндукцията да зарежда кондензатор и да се ползва променливотоков двигател в резонас. Магнитната верига в двигателя е винаги променливотокова.
По външна ел. верига двигателите са
-постояннотокови
-променливотокови
По-сложните решения са по-икономични, така ми изглежда, реален експеримент нямам.
Представям принципна схема на контролер за двуфазен асинхронен резонасен електродвигател.
« Последна редакция: Февруари 26, 2013, 11:50:37 pm от mi68 »

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #4 -: Февруари 27, 2013, 12:32:39 pm »
Практическа схема от сайта http://www.solorb.com/elect/solarcirc/pwm2/ PWM Motor/Light Controller

Класическа Аналогова схема на ШИМ(PWM) контролер подходящ за малки ел.моторчета например за детски автомобилчета и тротинетки, като http://bestkidsscooters.jamesaonline.org/kids-electric-scooter-mod-pwm-speed-control.html Kids electric scooter MOD - PWM speed control - _ The Pocket Mod Electric Scooter Blog

За по-сериозно четиво Контролер за Електромобил ето:
http://ecomodder.com/wiki/index.php/ReVolt  Open ReVolt
http://ecomodder.com/forum/showthread.php/paul-sabrinas-cheap-diy-144v-motor-controller-6404.html Paul & Sabrina's cheap DIY 144v motor controller
« Последна редакция: Февруари 27, 2013, 01:13:37 pm от vdomov »

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #5 -: Март 01, 2013, 01:42:19 am »
Дотук с класиката ;). Предлагам ви три метода за повишаване на ефективността на контролера за постояннотоков (DC) ел.двигател.
1. Резонанс на Мелниченко виж http://mazeto.net/index.php/topic,1710.msg43655.html#msg43655 . Идеята е проста добавя се само един кондензатор последователно на електродвигателя и променливия ток от контролера с честота от обикновено около 16kHz вкарва последователния трептящ кръг от двигателя(Индуктивност) и кондензатора в Резонанс. За целта трябва да се подбере стойността на кондензатора. Този метод на Мелниченко ни позволява с по-нисковолтов източник (Батерия) да захраним по високоволтов ел. Двигател Например, като електромобила на eltransbg http://mazeto.net/index.php/topic,5098.0.html с 86V батерия и 144V двигател. Дори не е необходимо да стигаме до резонанс, достатъчно ни е само удвояване на напрежението и максималната скорост на автомобила от 50km/h съответно ще се увеличи. Без да се налага да се слага още една 86V Батерия. :) Ура!

2. Импулсен подход ала проф.Канарев http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=7081.0;attach=32973 Модифицираме алгоритъма за управление на ключовете в нашия контролер по следния начин: подаваме кратки импулси с продължителност 1/10 или 1/100 от периода на сигнала и регулираме честотата. Тоест броя на подадените импулси за единица време вместо да регулираме коефициента на запълване, който е фиксиран на 10 или 100. Така по формулата P=(U*I*Cos(Fi))/S^2, Където U-напрежение, I-ток, Fi-фазовата разлика между U и I, S-коефициента на запълване(продължителността на периода на сигнала, към продължителността на импулса 10/1=10).
С така модифицираното управление на ключовете на нашия контролер постигаме икономия на енергия 10 до 100 пъти, нищо, че всички измервателни уреди дори и осцилоскопа ще ни показват 10 до 100 пъти по-голям разход на енергия понеже се захранваме с батерия (независим източник) ще можем да се возим 10 до 100 пъти по-дълго с такова импулсно управление от контролера ни. Да живей Импулсната Енергетика! :)

3. Използване на ОЕДС(BEMF) aka Ismael Aviso подход http://mazeto.net/index.php/topic,5616.0.html . Идеята е проста вместо да окъсяваме с FlyWheel Диод нашия ел.двигател, да се събира енергията създадена в една въздушна бобина от импулсите на обратната електромагнитна индукция на двигателя в кондензатор, който после да използваме за захранване на ел.мотора ни http://mazeto.net/index.php/topic,8185.0.html . Открийте Ismael Aviso ! :)
« Последна редакция: Март 18, 2013, 09:33:33 am от Maistora52 »

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #6 -: Март 05, 2013, 06:24:16 pm »
Постояннотоковите (DC) ел.двигатели могат да работят чудесно и без контролер. Направо от батерията да се захранят, пак ще си работят. По тоя повод ето една схема с контактори и две скорости взета от http://www.napravisam.bg/forum/viewtopic.php?f=18&t=8597&start=420

Цитат на: zach_82
За един наистина ниско бюджетен контролер ви трябват два диода, два соленоида от стартер(от автоморгата) и 2 акумулатора по 12в(за 24в) или 6 акумулатора по 6 волта(за 36в).
По-долу съм показал схемата на контролера изграден с тези елементи. Няма скъпи транзистори и загуби на мощност в контролера. С този контролер имате 2 скорости - бавна и бърза - напълно достатъчни за електровелосипед.
Двата соленоида се свързват с лостова система и жило към командите на кормилото, за да може да се управляват механично и да не се губи мощност за електромеханичното им задействане.

За 36 волта, на мястото на всеки акумулатор (по схемата) се закачат по три 6 волтови акумулатора свързани последователно.

За разлика от тях променливо токовите (AC) ел.двигатели не могат да работят от постоянен ток (Батерия) без контролер (инвертор). В електро-превозните средства се използват основно два типа променливо токови електро-двигатели. Асинхронни с накъсо съединен ротор, които имат предимство тяхната проста конструкция и само два лагера за обслужване и смяна. И Вентилни електро-двигатели, които по същество са постоянно токови машини, но без колектор и четки. Вентилните биват сензорни и безсензорни в зависимост от начина на отчитане на позицията на ротора спрямо статора. Дали се използват специални сензорни датчици на хол или само намотките на вентилния ел.двигател се използват за да се получи тази информация.

 Контролерите за ел.Велосипеди се използват за управление на Сензорни Вентилни Ел.Двигатели. Ето примерна схема на такъв контролер:

Силовата част(Лявата половина на схемата) се повтаря три пъти за всяка от 3-те фази по една двойка ключове с управляващите ги драйвери.

И контролната част при по-новите схеми на микро контролери,  логиката изградена с отделни логически чипове е вградена в микро контролера.


В електромобилите се използват (АС) променливо токови Асинхронни Ел.Двигатели с накъсо съединен (кафезен) ротор. За тях се прилага Контролер с Векторно Управление, като за входна информация се вземат оборотите на ротора на двигателя и векторния контролер създава управляващите сигнали за трифазната статорна намотка, така че да се създаде въртящо магнитно поле. Разликата в честотата на въртене на полето на статорната намотка и оборотите на ротора определя вектора на мощността развивана на вала оттам и векторно управление. Оборотите зависят от натоварването и честотата на превключване на трифазната статорна намотка.
Във форума има описана Българска такава разработка: http://mazeto.net/index.php/topic,5628.0.html Електромобилът на Висшето Транспортно Училище “Тодор Каблешков” – София
ето и един западен сайт: http://etischer.com/awdev/
http://www.electric-cars-are-for-girls.com/ac-motor-controller.html
« Последна редакция: Март 07, 2013, 02:48:56 pm от vdomov »

Неактивен vdomov

  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 360
  • Рейтинг: 10
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #7 -: Юни 07, 2013, 12:40:02 pm »
http://www.evcast.com/members/evcast/blog/VIEW/00000001/00000268/Evcast-246-ReVolting.html
http://blog.makezine.com/2009/06/20/open-source-ev-controller/
http://www.electric-cars-are-for-girls.com/dc-motor-controller.html - Интервюта с Пол Холмс автора на DIY DC Motor контролера "Cougar/Пума/".

Още няколко Линка за DIY DC Motor контролери за Електромобил от сайта на австралиеца Йън Хупър:

http://zeva.com.au/Tech/Controllers - Принципа на действие на контролерите.

http://zeva.com.au/Research/ControllerDesign/ - Фотоалбум с изработката на силовата част на контролера.

http://zeva.com.au/Projects/Speedy - Примерна схема за малка ел.кола (електрокар) на 24V.

http://www.digikey.com/product-detail/en/IRFP4668PBF - Подходящ MOSFET транзистор за Автомобилен DIY DC Motor контролер.
« Последна редакция: Юни 08, 2013, 12:11:46 pm от vdomov »

Неактивен lpoik

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 163
  • Рейтинг: 8
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #8 -: Декември 02, 2014, 11:20:30 am »
Колега vdomov ако имаш някаква схема на контролера от този саитhttp://www.stbbg.com//?page_id=21&record_id=9776 в описанието пише че има регенерация а то няма.Благодаря.

Неактивен HristoDimovHristov

  • Експериментатор
  • Сериозно Активен
  • ***
  • Публикации: 470
  • Рейтинг: 137
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #9 -: Декември 19, 2015, 03:13:23 pm »
https://www.youtube.com/watch?v=G-3gVoSrcm0 Build Your Own EV Motor Controller, Part 1 of 2 - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=SZQdu6wC6qo Build Your Own EV Motor Controller, Part 2 - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=ktbdxlf2Ry8 Soldering the control board for the 144v 500amp controller - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=ebikpb8Q9E0 How the 144v 500amp DC controller power section bolts together without the electronics - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=dHVFIKYYQVw Controller Assembly Finish.wmv - YouTube

https://www.youtube.com/watch?v=Yu6uwl6N9aE Homemade AC Controller First Test! - YouTube

UMC Drive 2.0
The idea is, that we all can now get powerful and cheap power electronics from our favourite car manufacturer. The market is flooded with them, and since they are generally well designed and water cooled, they don't break - therefore currently there is no market for them.

idea is to reuse as much from the original inverter as possible. Therefore the IGBT drivers are reused as well. As you correctly noted, Prius uses 12V signalling, and only one signal per half bridge, while for example Chevy uses 5V and needs full differential PWM drive.

I get around the problem by using high voltage open collector drivers. Then on the output you have two resistors - depending on which one you populate, you either have 5V or 12V output drive

Current measurement is designed the same way as the input phase voltage measurement. You have an instrumentation amplifier, where you can modify both input scaling as well as apply offset (to support LEM sensors with a fixed offset, as well as current sensors that swings around 0V and goes negative). On all analog inputs there are TVS diodes clamping an overload between differential inputs as well as to GND and power rail. So it should be almost impossible to burn any op amp. I'll post more info on how this can be connected into inverters soon.

I do have all three current measurements for both motors (therefore up to 6 current sensors). Even though you need only two per motor, some inverters have three to have redundancy and to detect a short in the winding/case, so I'm doing the same thing.

Of course you could try to reverse engineer the whole drivetrain from a pure electric car, like the Leaf - but there are only few of those, compared to the availability of hybrid cars. Unfortunately their drivetrains are integrated with the combustion engine control units, so you cannot just use the Volt inverter with the Volt motor. Well, now you can

Short summary:
- Possibility to drive any three phase motor (induction, BLDC, weird hybrid designs etc)
- Both sensor as well as sensorless capabilities
- Drive by wire dual output accelerator support
- Isolated CAN interface
- Isolated USB interface
- Very robust input protection
- Compatible with all Toyota / Lexus stuff, Chevrolet Volt inverters and several others

One of the very interesting things is a dual motor support. Yes, if you take a Chevy Volt inverter, you can use something like 2x 100kW motors. With peaks going even higher.

https://www.youtube.com/watch?v=zMQjcukphpA Tesla motor hacked!

Reload this Page Any AC motor with any inverter - UMC Drive 2.0
http://www.diyelectriccar.com/forums/showthread.php/any-ac-motor-any-inverter-umc-152234.html

http://ecarproject.ch/ Tesla Model S drivetrain hacked!

Неактивен locco

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 563
  • Рейтинг: 91
Re: Контролера ли? Че то е много просто!
« Отговор #10 -: Април 21, 2016, 02:20:57 am »
Колега lpoik, не се кахъри без регенерация е по-добре (защото КПД на регенерацията максимално е само 10-12%).
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Мене по ме кефи ЧИМ - честотно импулсна модулация, при която се регулират паузите между импулсите, а импулсите са с постоянна широчина, но... http://www.redrok.com/ev.htm
документ за ШИМ контролер: http://www.elimex.bg/userfiles/editor/file/techspecificationspdf/5/55326.pdf
« Последна редакция: Април 21, 2016, 03:55:08 am от locco »