تحسين التوافق الكهرومغناطيسي لمحرك بدون فرش عالي السرعة

1. أسباب الاعتلال الكهرومغناطيسي والتدابير الوقائية

في المحركات عديمة الفرش عالية السرعة، غالبًا ما تُمثل مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي محور التركيز وصعوبة المشروع بأكمله، وتستغرق عملية تحسين التوافق الكهرومغناطيسي وقتًا طويلًا. لذلك، نحتاج أولًا إلى تحديد أسباب تجاوز التوافق الكهرومغناطيسي للمعايير، بالإضافة إلى أساليب التحسين المناسبة.

يبدأ تحسين التوافق الكهرومغناطيسي بشكل أساسي من ثلاثة اتجاهات:

• تحسين مصدر التداخل

في التحكم بالمحركات عديمة الفرش عالية السرعة، يُعدّ دائرة القيادة المكونة من أجهزة التبديل مثل ترانزستورات MOS وIGBT المصدرَ الأهم للتداخل. ويمكن الحدّ من تداخل التوافق الكهرومغناطيسي بفعالية دون التأثير على أداء المحرك عالي السرعة، وذلك عن طريق خفض تردد الموجة الحاملة لوحدة التحكم الدقيقة، وخفض سرعة تبديل أنبوب التبديل، واختيار أنبوب تبديل ذي معايير مناسبة.

• تقليل مسار اقتران مصدر التداخل

يمكن لتحسين مسارات وتصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) أن يُحسّن التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) بشكل فعّال، حيث أن اقتران الخطوط ببعضها البعض يُسبب تداخلاً أكبر. خاصةً بالنسبة لخطوط الإشارة عالية التردد، يُنصح بتجنب تشكيل المسارات حلقات أو هوائيات. ويمكن زيادة طبقة الحماية عند الضرورة لتقليل الاقتران.

• وسائل منع التداخل

تُستخدم أنواع مختلفة من المحاثات والمكثفات بشكل شائع في تحسين التوافق الكهرومغناطيسي، ويتم اختيار معايير مناسبة لأنواع التداخل المختلفة. يُستخدم مكثف Y ومحاثة الوضع المشترك للتداخل ذي الوضع المشترك، بينما يُستخدم مكثف X للتداخل ذي الوضع التفاضلي. كما تُقسم حلقة الحث المغناطيسي إلى حلقة مغناطيسية عالية التردد وحلقة مغناطيسية منخفضة التردد، ويجب إضافة كلا النوعين من المحاثات معًا عند الضرورة.

2. حالة تحسين التوافق الكهرومغناطيسي

فيما يتعلق بتحسين التوافق الكهرومغناطيسي لمحرك بدون فرشات بسرعة 100000 دورة في الدقيقة لشركتنا، إليكم بعض النقاط الرئيسية التي آمل أن تكون مفيدة للجميع.

لتحقيق سرعة دوران عالية للمحرك تبلغ مئة ألف دورة، تم ضبط تردد الموجة الحاملة الأولي على 40 كيلوهرتز، أي ضعف تردد المحركات الأخرى. في هذه الحالة، لم تُفلح طرق التحسين الأخرى في تحسين التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) بشكل فعال. تم تخفيض التردد إلى 30 كيلوهرتز، وتقليل عدد مرات تبديل ترانزستور MOS بمقدار الثلث، ما أدى إلى تحسن ملحوظ. في الوقت نفسه، تبيّن أن زمن الاسترداد العكسي (Trr) للثنائي العكسي في ترانزستور MOS يؤثر على التوافق الكهرومغناطيسي، لذا تم اختيار ترانزستور MOS ذي زمن استرداد عكسي أسرع. تُظهر بيانات الاختبار في الشكل أدناه زيادة في هامش التردد من 500 كيلوهرتز إلى 1 ميجاهرتز بمقدار 3 ديسيبل تقريبًا، وتسطّح شكل الموجة النبضية.

بسبب التصميم الخاص للوحة الدوائر المطبوعة، يوجد خطان للطاقة عالية الجهد يجب تجميعهما مع خطوط الإشارة الأخرى. بعد استبدال خط الطاقة عالية الجهد بزوج ملتوي، انخفض التداخل المتبادل بين الأسلاك بشكل ملحوظ. تُظهر بيانات الاختبار في الشكل أدناه زيادة هامش 24 ميجاهرتز بمقدار 3 ديسيبل تقريبًا.

في هذه الحالة، يُستخدم ملفان حثيان للوضع المشترك، أحدهما حلقة مغناطيسية منخفضة التردد، بمعامل حث يبلغ حوالي 50 ملي هنري، مما يُحسّن التوافق الكهرومغناطيسي بشكل ملحوظ في نطاق 500 كيلو هرتز إلى 2 ميجا هرتز. أما الآخر فهو حلقة مغناطيسية عالية التردد، بمعامل حث يبلغ حوالي 60 ميكرو هنري، مما يُحسّن التوافق الكهرومغناطيسي بشكل ملحوظ في نطاق 30 ميجا هرتز إلى 50 ميجا هرتز.

تظهر بيانات اختبار الحلقة المغناطيسية منخفضة التردد في الشكل أدناه، وقد زاد الهامش الإجمالي بمقدار 2 ديسيبل في نطاق 300 كيلو هرتز ~ 30 ميجا هرتز:

تظهر بيانات اختبار الحلقة المغناطيسية عالية التردد في الشكل أدناه، وقد زاد الهامش بأكثر من 10 ديسيبل:

أتمنى أن يتمكن الجميع من تبادل الآراء وتبادل الأفكار حول تحسين التوافق الكهرومغناطيسي، وإيجاد أفضل حل في الاختبار المستمر.