系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵點和難點 既然BLDC有很多優(yōu)點,人們當然有理由將其應(yīng)用到高爾夫球車這類微型車當中去,但為什么世面上現(xiàn)有的電動高爾夫球車均采用傳統(tǒng)直流電機呢?答案或許很多,有兩點卻始終跑不掉,那就是成本和可靠性。先說成本,具有相近參數(shù)的BLDC比傳統(tǒng)直流電機價格高,主要是永磁體貴,不過現(xiàn)在永磁體的價格呈下降的趨勢[3];他勵直流電機的驅(qū)動要求主電路為三個橋臂,但有兩個橋臂位于勵磁回路,容量較小,而BLDC的驅(qū)動要求主電路為三相橋式驅(qū)動電路,它們身上均流過電樞電流,這大大增加了功率開關(guān)器件的投入。再說可靠性,采用霍爾位置傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)子位置以指導功率器件進行適當?shù)膿Q相,成本低,檢測電路簡單,但可靠性低[4]。當然,即便采用其他類型的傳感器可靠性也高不到哪去,個人認為這跟傳統(tǒng)直流電機的電刷和換向器一樣讓人頭痛。這些問題怎么解決,以及一些其他電機驅(qū)動系統(tǒng)都具有的共性問題,我在下面的內(nèi)容中進行闡述。
較低的電壓等級帶來應(yīng)對大電流的挑戰(zhàn)
在設(shè)計的最大功率下功率開關(guān)器件處理的電流峰值將達到100A。大電流將對因器件布置所帶來的寄生參數(shù)、分布電感等問題提出嚴苛的要求,當然還有散熱。同等情況下,BLDC的驅(qū)動需要更多的功率開關(guān)器件,但我們?nèi)匀幌M懿辉黾涌刂破鞯捏w積。由于成本所限,不可能采用性能優(yōu)良但價格昂貴的集成或智能功率器件(IPM),唯一可能的是盡力改善散熱條件以減少功率MOSFET的數(shù)量。在這里我們引進了一種稱為“鋁基覆銅板”的散熱方式[5],靈感來源于IPM,在這類功率器件中,功率晶元甚至沒有進行封裝就直接表面貼裝在鋁基板上。接著我們還發(fā)現(xiàn)它在高強度LED光源、汽車點火系統(tǒng)等場合也多有應(yīng)用。通過采用該散熱方式,我們成功將原本七個一組并聯(lián)減少到三個一組并聯(lián),效果讓人欣喜。采用表面貼裝的方式,功率開關(guān)器件的引腳寄生電感也可大大縮小,可謂一舉兩得。
關(guān)于多管并聯(lián)的均流問題,利用最差狀態(tài)[6][7](Worst Case)方法對多管并聯(lián)的穩(wěn)態(tài)均流問題進行分析,我們以此來確定多管并聯(lián)時所采取的降額因子;但影響動態(tài)均流問題的因素過多,不便分析,從統(tǒng)計角度來分析多參數(shù)的影響是一個值得思考的方向。
力矩控制策略帶來“閉環(huán)失效”問題
采用力矩控 制策略來實現(xiàn)高爾夫球車驅(qū)動系統(tǒng)的控制,優(yōu)點有很多諸如起動轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)迅速、限流效果好等。但力矩控制策略帶來