تحسين التوافق الكهرومغناطيسي للمحرك عديم الفرشاة عالي السرعة

1. أسباب التوافق الكهرومغناطيسي والتدابير الوقائية

في المحركات عالية السرعة عديمة الفرش، غالبًا ما تُشكّل مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) محورَ المشروع بأكمله، وتتطلب عملية تحسين التوافق الكهرومغناطيسي وقتًا طويلًا. لذلك، يجب أولاً تحديد أسباب تجاوز التوافق الكهرومغناطيسي للمعيار بدقة، وطرق التحسين المناسبة.

يبدأ تحسين التوافق الكهرومغناطيسي بشكل أساسي من ثلاثة اتجاهات:

• تحسين مصدر التداخل

في التحكم بالمحركات عالية السرعة عديمة الفرش، يُعدّ مصدر التداخل الرئيسي دائرة القيادة المكونة من أجهزة التبديل مثل MOS وIGBT. دون التأثير على أداء المحرك عالي السرعة، يُمكن تقليل تداخل التوافق الكهرومغناطيسي بفعالية من خلال تقليل تردد ناقل وحدة التحكم الدقيقة (MCU)، وسرعة تبديل أنبوب التبديل، واختيار أنبوب التبديل ذي المعلمات المناسبة.

• تقليل مسار اقتران مصدر التداخل

إن تحسين توجيه وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) يُحسّن التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) بشكل فعال، بينما يُسبب اقتران الخطوط ببعضها تداخلاً أكبر. خاصةً في خطوط الإشارة عالية التردد، يُنصح بتجنب تشكيل المسارات حلقات أو الهوائيات. يُمكن زيادة طبقة الحماية، عند الضرورة، لتقليل الاقتران.

• وسائل منع التداخل

تُستخدم أنواع مختلفة من المحاثات والمكثفات بشكل شائع في تحسين التوافق الكهرومغناطيسي، وتُختار المعلمات المناسبة لمختلف التداخلات. يُستخدم مكثف Y ومحاثة الوضع المشترك للتداخل في الوضع المشترك، ومكثف X للتداخل في الوضع التفاضلي. تُقسم الحلقة المغناطيسية المحاثة أيضًا إلى حلقة مغناطيسية عالية التردد وحلقة مغناطيسية منخفضة التردد، ويجب إضافة نوعين من المحاثات في نفس الوقت عند الحاجة.

2. حالة تحسين التوافق الكهرومغناطيسي

في تحسين التوافق الكهرومغناطيسي لمحرك بدون فرشاة بسرعة 100000 دورة في الدقيقة لشركتنا، إليك بعض النقاط الرئيسية التي آمل أن تكون مفيدة للجميع.

للوصول إلى سرعة عالية تبلغ مائة ألف دورة، يُضبط تردد الموجة الحاملة الابتدائية على 40 كيلوهرتز، وهو ضعف تردد المحركات الأخرى. في هذه الحالة، لم تُحسّن طرق التحسين الأخرى التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) بفعالية. لذا، يُخفّض التردد إلى 30 كيلوهرتز، وتُقلّل أوقات تبديل MOS بمقدار الثلث قبل تحقيق تحسن ملحوظ. في الوقت نفسه، وُجد أن زمن الاسترداد العكسي (Trr) للثنائي العكسي لـ MOS يؤثر على التوافق الكهرومغناطيسي، لذا تم اختيار MOS ذي زمن استرداد عكسي أسرع. بيانات الاختبار كما هو موضح في الشكل أدناه. زاد هامش التردد من 500 كيلوهرتز إلى 1 ميجاهرتز بحوالي 3 ديسيبل، وتم تسطيح شكل موجة النبضة.

نظرًا للتصميم الخاص للوحة الدوائر المطبوعة (PCBA)، يلزم ربط خطي طاقة عاليي الجهد مع خطوط إشارة أخرى. بعد تحويل خط الجهد العالي إلى زوج مجدول، يقل التداخل المتبادل بين الأسلاك بشكل كبير. بيانات الاختبار كما هو موضح في الشكل أدناه، وقد زاد هامش التردد 24 ميجاهرتز بحوالي 3 ديسيبل.

في هذه الحالة، يُستخدم محثّان شائعان، أحدهما حلقة مغناطيسية منخفضة التردد، بمحاثة حوالي 50 مللي هيرتز، مما يُحسّن التوافق الكهرومغناطيسي بشكل ملحوظ في نطاق 500 كيلو هرتز إلى 2 ميجا هرتز. والآخر حلقة مغناطيسية عالية التردد، بمحاثة حوالي 60 ميكرو هيرتز، 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، ويزداد الهامش الإجمالي بمقدار 2 ديسيبل في نطاق 300 كيلو هرتز ~ 30 ميجا هرتز:

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

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