Kalıcı mıknatıslı senkron motor sisteminin elektrikli forkliftte uygulanması

Son yıllarda insanların çevre kirliliğinin zararlarının derinlemesine anlaşılmasıyla çevrenin korunması tüm dünyada ortak ilgi odağı haline gelmiştir. Bu nedenle aküleri güç kaynağı olarak kullanan elektrikli forklift gibi çeşitli akülü araçlar hızla gelişti. Elektrikli forkliftler, yüksek enerji dönüşüm verimliliği, düşük gürültü, egzoz emisyonu olmaması ve uygun kontrol avantajlarına sahiptir. Atölyelerde, depolarda, otomatik depolama sistemlerinde, büyük süpermarketlerde ve çevre koşullarının yüksek olduğu diğer yerlerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Şu anda Avrupa ve Amerika gibi gelişmiş ülkelerde elektrikli forkliftlerin payı toplam forkliftlerin yüzde 60'ına ulaşırken, yerli elektrikli forkliftlerin payı ise sadece yüzde 20 civarında.

Elektrikli forkliftler artık yalnızca küçük tonajlı operasyonlarda kullanılabilme sınırlamasını aşarak, yavaş yavaş iç mekandan dış mekana geçiş yaptı ve pazar talebi her geçen yıl arttı.

1. Elektrikli forklift tahrik motoru
Elektrikli forkliftlerin geliştirilmesi, tahrik motorunun ve kontrol sisteminin sürekli yenilenmesini desteklemiştir. Pek çok motor türü ve bunların kontrol sistemleri vardır. Yerli elektrikli forkliftler çoğunlukla seri uyarmalı DC motorlar, paralel uyarmalı DC motorlar ve bileşik uyarmalı DC motorlar dahil olmak üzere DC motorlar kullanır. Her ne kadar DC motorlar iyi hız regülasyon performansı, geniş hız regülasyon aralığı, geniş başlangıç ​​torku ve kolay kontrol gibi birçok özelliğe sahip olsa da, DC motorlar, komütasyon arızalarının ve diğer mekanik arızaların çalışma sırasında yüksek gürültüyle oluşmasını kolaylaştıran kontak fırçaları içerir. , ömrün kısa olması ve sık bakım yapılması. Bu nedenle son yıllarda asenkron motorların kullanımı giderek artmakta olup, sabit mıknatıslı senkron motorlar ve anahtarlamalı relüktans motorlar da kullanılmaktadır. Çeşitli motorların özelliklerinden, asenkron motorlar yüksek güvenilirliğe sahiptir ve sabit mıknatıslı senkron motorlar mükemmel kapsamlı performansa sahiptir, ancak hem asenkron motorlar hem de sabit mıknatıslı senkron motor kontrol sistemleri yüksek kontrolör maliyetleri sorunuyla karşı karşıyadır.
Sabit mıknatıslı senkron motorların kapsamlı performansı diğer motor türlerinin performansını aşar ve ideal bir elektrikli forklift tahrik motorudur. Bilgisayar teknolojisi, sensör teknolojisi ve güç elektroniği teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, sabit mıknatıslı senkron motor sistemleri elektrikli araçlar alanında daha geniş uygulamalara sahip olacaktır. Yukarıdaki analiz ışığında, bu makale elektrikli forkliftler için sabit mıknatıslı senkron motor tahrik sistemini tanıtmakta ve performansını aynı güç seviyesindeki DC motorlarla karşılaştırmaktadır.

2. Kalıcı mıknatıslı senkron motor
Sabit mıknatıslı senkron motorun çalışma prensibi elektrikli uyarma senkron motoruyla aynıdır, ancak uyarma sargısını kalıcı mıknatısla değiştirir, bu da motor yapısını basitleştirir, işlem maliyetini azaltır ve eğilimli komütatör ve fırçaları ortadan kaldırır. motorun güvenilirliğini artırarak sorunlara çözüm bulmak; ve uyarma kaybı olmadığı için motorun verimliliği ve güç yoğunluğu iyileştirilir. Şekil 1, elektrikli forkliftler için sabit mıknatıslı senkron motorun rotor manyetik devre şemasını göstermektedir. Motor, manyetik çelik yerleşik rotor manyetik devre yapısını benimser.
Manyetik çelik yerleşik rotorun avantajları, nispeten yüksek dinamik performans gereksinimleri olan elektrikli forkliftlere yönelik sabit mıknatıslı senkron motorlar için özellikle uygun olan küçük sızıntı katsayısı ve iyi dinamik performanstır. Manyetik devresinin asimetrisi tarafından üretilen manyetik direnç torku aynı zamanda motorun aşırı yük kapasitesinin ve güç yoğunluğunun iyileştirilmesine yardımcı olur ve "zayıf manyetik alan" ile hızın arttırılması kolaydır. Motor, düşük sıcaklıkta araç için gereken başlangıç ​​torkunu sağlamak için düşük hız ve yüksek tork özelliklerine sahiptir; araç güç üretimi ve güç desteği ihtiyaçlarını karşılayacak geniş bir çalışma hızı aralığına sahiptir; ve yüksek çalışma verimliliğine sahiptir. Tablo 2, 6,5 kW'lık bir sabit mıknatıslı senkron motor ile yaygın olarak kullanılan bir DC motorun performans karşılaştırmasını listelemektedir.

3. Kalıcı mıknatıslı senkron tahrikli motor kontrol sistemi
Kalıcı mıknatıslı senkron motor kontrol sistemi, doğrudan tork kontrolü, uzay vektör kontrolü ve hız sensörsüz vektör kontrolü ve diğer kontrol yöntemlerini benimser. Yüksek verimliliğe, yüksek performansa ve yüksek güvenilirliğe sahiptir ve elektrikli forkliftin fren enerjisini akü paketine geri besleme işlevine sahiptir. Kontrol sistemi, diğer araç sistemleriyle bir CAN iletişim modülüne sahiptir. Elektrikli araçların kontrol sisteminin kontrolör alan ağı (CAN) ile donatılması günümüz dünyasındaki en yeni kontrol teknolojilerinden biridir. CAN veriyolunu temel alan elektrikli forklift kontrol sistemi, dünyadaki büyük forklift üreticilerinin araştırma konusu haline geldi. Sabit mıknatıslı senkron motor kontrolörü, tahrik motorunun etkili kontrolü yoluyla aşağıdaki işlevleri gerçekleştirir: ① Güç üretim işlemi: frenleme sırasında enerji geri kazanımı için kullanılır; ② Elektrikle çalıştırma: aracı sürün ve hızlanma sırasında yardımcı olmak için de kullanılabilir. Motor sürücüsü donanım parçası: Motor kontrolörü esas olarak entegre DSP'li yüksek performanslı Infineon XC2000 serisi gömülü çip, bir IGBT modülü, bir sürücü devre modülü ve bir sinyal algılama devre modülünden oluşur. Geri besleme akımını tespit ederek tahrik motorunun kapalı çevrim kontrolünü gerçekleştirir ve motorun güvenilirliğini ve emniyetini sağlamak amacıyla tüm sistemi izlemek için çeşitli sensörler kullanır. Şekil 2, sürücü motor kontrol cihazının donanım şematik diyagramını göstermektedir.
Sürücü motor kontrol cihazının ana koruma fonksiyonları arasında motor sıcaklığı arıza koruması, motor kontrol cihazı sıcaklık hatası koruması, DC bara aşırı gerilim arıza koruması, DC bara düşük gerilim arıza koruması, motor aşırı yük arıza koruması, motor aşırı hız arıza koruması, motor kontrol cihazı IPM arıza koruması, 12 yer alır. V kontrol güç kaynağı arıza koruması, CAN iletişim arıza koruması ve araç kontrol komutu anormal arıza koruması. Sabit mıknatıslı senkron motor kontrol cihazının elde edebileceği teknik göstergeler ve işlevler aşağıdaki gibidir: (1) Giriş voltajı dalgalanma aralığı: UN±%30; (2) İletişim kontrol arayüzü: iki CAN2.0B veri yolu; (3) Yalıtım direnci: kabuğun her terminali 25 MΩ'dan büyüktür; (4) Arıza kendi kendine teşhis fonksiyonuna sahiptir: aşırı gerilim/düşük gerilim, aşırı yük, kontrolör aşırı sıcaklık sınırlı güç çıkışı, iletişim hatası, aşırı sıcaklıkta kapatma, vb.; (5) Yüksek verimli çalışma alanı: Çalışma alanı verimliliğinin %75'i %90'dan fazladır; (6) Arızalar arasındaki ortalama süre: >3.000 saat; (7) Tork kontrol doğruluğu %5'e eşit veya daha az; (8) Maksimum kontrol hızı ile dönüm noktası hızının oranı 3'ten büyüktür; (9) Tepe güç hacim yoğunluğunun 8 kW/L'den büyük veya ona eşit olması; (10) Elektromanyetik uyumluluk, GB/T18655-2002 ve GB/T17619-1998'in gereksinimlerini karşılar. Kalıcı mıknatıslı senkron motor ve kontrol sistemi, mükemmel kapsamlı performansa sahip bir tür araç tahrik sistemidir. Elektrikli forkliftler alanında yavaş yavaş DC motor ve asenkron motor sistemlerinin yerini alma eğilimindedirler.