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Axiom:100+kW 电机控制器诞生记

发布时间:2021-10-09
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Axiom:100+kW 电机控制器诞生记

发布时间:2021-10-09
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有史以来第一次,Axiom 提供了对大型三相电机的精确控制的清晰、开放的访问。再及时不过了,数十亿美元用于加速电动汽车时代的到来,电动汽车车队的大规模增长,以及众多大小公司竞相在未来交通领域占据主导地位。

它由 Marcos -MIT TR35-、无限领域论坛传奇人物 HighHopes、1/4 英里 EV 世界纪录保持者 Arlo1、最高工程等级 Maxi 以及使用、改进和加速 Benjamin Vedder 的狂热追随工作与一系列新的固件代码,让人类更擅长旋转电机!

它不仅是功能丰富的高性能控制器,而且还采用功率密集型封装。最好的部分当然是硬件和固件都是开源的!使原理图、BOM 和代码可供所有人进行试验和改进,它是车辆、研究和工业的理想平台。

它是什么?
它是一个三相电机控制器。它需要一个直流电压并产生 3 个正弦波来驱动电机,概念上类似于那些用于无人机和自行车的小型 ESC。不同之处在于,这种特殊设置可以安全地使用 400V 电池,全年电流为 300A。

我们的工作一直集中在控制板,它能够驱动超过 400V 和超过 300A,这些由功率级额定值定义。

我们选择 EconoDual IGBT 模块是因为它是一种流行的封装,它们有多种电压和电流级别(从 600V 到 1700V,从 100A 到 1000A),来自许多品牌,采用 IGBT 和 SiC 技术,并提供现成的栅极驱动器为他们匹配。

为什么?
因为我们希望成为最大胆、最壮观的建筑的一部分,所以没有其他开放式平台能够驱动 100kW 级电机。您所能得到的只是具有高标记的专有控制器,无法根据您的需要对其进行调整,最重要的是,您无法看到内部工作原理来评估软件和硬件的质量是否符合您的标准.

新一波的 EV 公司已与专有电机驱动器联系在一起,我们为客户提供将电机驱动器深度集成到他们的系统中的机会,在他们的产品中提供独特的垂直化机会。这节省了成本并提高了车辆的质量和集成度。

开放 Axiom 还展示了我们的工作质量,并使我们的团队成为理想的承包商,世界上没有多少人具备生产高性能驱动单元的技能和知识。

得益于 VESC® 基础平台的稳步发展,Axiom 也成为可能,我们可以第一次将其提升到一个新的水平,从一个业余工具到一项完整的 EV 技术。

你可以用 Axiom 做什么?
几乎任何涉及强大的三相电机的东西。

  • 电动汽车改装
  • 电动赛车
  • 矿业
  • OEM EV,如自行车和 ATV
  • 海底 ROV
  • 飞机系统 (*)
  • 滑翔机发射器 (*)
  • 风力发电机
  • 研发

 

他们为什么选择我们?
因为 VESC® 系统的性能和用户体验简直是一流的。用户需要一个接口来配置电机参数,它将成为调试问题和了解机器的主要工具。向 Benjamin 的VESC 工具致敬:

有了软件和固件,高功率应用程序将需要一些非常特殊的硬件:

  • 机械匹配 EconoDual/17mm IGBT 模块。更紧凑、更少的组装步骤、更少的接线和压接、无适配器部件。
  •  板上集成了隔离式HVDC 和相电压监控,直接连接到 IGBT 以实现更清晰的信号和更快的组装。
  • 板载直流链路电容器 放电电阻器。安全要求,在板子不通电时放电。
  • 用于测量模拟信号的射频连接器。这提供了类似模拟的信号质量,非常适合开发。
  • 单个 IGBT 故障监控。您可以分辨出 哪个 IGBT 出现故障。
  • 针对过压、过流和过热的单独故障 LED。
  • 单独的 IGBT 温度监控。
  • 莱迪思 iCE40 FPGA,使用 开源工具链 进行合成和 HDL 开发。
  • 该 FPGA不断监视所有故障输入。如果断言任何故障,则所有 PWM 活动都将关闭。
  • FPGA 监督 MCU 产生的 PWM。如果检测到直通命令,则关闭 PWM。
  • 我们正在FPGA中实现这个很棒的电机控制技巧
  • RJ45 端口。这些不是以太网,它们 以现成的标准方式提供 屏蔽双绞线。
  • 双模拟加速器 输入。
  • 双隔离 CANbus 接口 (第二个接口尚无固件)。
  • 解析器支持。
  • BiSS 绝对编码器支持(dev 下的固件)。
  • 正弦/余弦编码器支持。
  • 为栅极驱动器提供稳定的 15Vdc,并监控该电压。
  • 2 个带 RF 连接器的 DAC 输出, 用于查看控制算法的内部。
  • 2 用于驱动小负载或继电器的开漏输出,例如用于泵。
  • 更多的保险丝、更多的 TVS、更多的 EMI 过滤。

 

带有基于 IGBT 的功率级的无传感器全速反转:

直接在 ADC 引脚处测量的清晰信号,以及通过 DAC 发送到示波器的电机角度。请注意如何在未驱动-> 驱动转换中完美跟踪电机角度。

示意图顶层:

如何运作?
它需要您的电池电压(高压直流)并使用 PWM 创建 3 个 120° 正弦波来驱动电机。实际上,它使用空间矢量调制 (SVM),减少了所需的开关量,从而减少了开关损耗。

尽管 VESC 支持在梯形和磁场定向控制模式下驱动电机,但我们的板仅适用于 FOC。它只是更适合应用程序。

FOC 是关于将您的正弦波与电机内部的实际磁场对齐,并使用矢量信号控制机器,该矢量信号由与磁通 (Iq) 正交的转矩产生电流和磁通产生电流 (Id) 组成。有很多关于这个主题的好资源, 您可以在此处查看执行转换的实际代码行

查看日志以获取更多详细信息!

如果您对此项目有任何想法、意见或问题,请在下方留言。

外文原文:点击进入
声明:本文由Hackaday授权电路城翻译,系电路城的原创内容,转载请注明出处! 

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