Контролера за
Електрическите
Превозни
Средства(ЕПС), Електромобили, Електровелосипеди и др. е тяхна основна част.
По същество един Контролер представлява Електронен Реостат, с чиято помощ се регулира енергията подавана от Батерията към Електромотора.
За да управляваме постояннотоков (DC) ел.мотор, най-лесно е да се ползва ШИМ(PWM) Регулатор, който действа като
Реостат(виж на снимката) в простата заместваща схема на управлението на постояннотоков ел.двигател.
В която последователно на двигателя към батерията имаме свързан P1 - Реостат (променливо съпротивление със голяма мощност). Ако ел.двигателя има съпротивление 1 Ом. При максимална стойност на Реостата от 10 Ом ще имаме 11 Ом съпротивление във веригата при 12В/11Ом≈1,1А ток ще протече през намотките на двигателя. Ако преместим плъзгача на Реостата P1 в другия край ще имаме 0 Ом + 1 Ом на двигателя = 12В/1 Ом= 12А ток през намотките на ел.двигателя. Така с преместваме позицията на Плъзгача на Реостата Регулираме Тока и Напрежението, който се подават на електромотора и съответно регулираме въртящия момент на електромотора, който е правопорпорционален на тока през намотките му. А оборотите на електромотора са правопорпорционални на напрежението с което е захранен.
Дотук всичко изглежда чудесно, но при реостатното регулиране имаме големи загуби на мощност (енергия) в Реостата. Например при съпротивление на реостата 5 Ом: имаме P=I
2*R=12/6 A
2*5 Ом = 20W ел.мощност се разсейва само в реостата и се превръща безвъзрватно в топлина и тази топлина трябва и да се разсейва в околното въздушно пространство за да не прегори съпротивителния проводник на реостата P1. Докато в двигателя ще подаваме само 2А 1Ом = 4W полезна ел.мощност отдадена на ел.двигателя и 20W разсеяна в Реостата P1, като топлина!
Ако разполагаме с управляем ключ S1, който можем много често да включваме и изключваме, както и да регулираме времето през което ключа ни, да е включен и изключен. Вече имаме така наречения ШИМ(PWM) регулатор. Със следното предимство че когато ключа S1 е включен има минимално съпротивление съответно минимални загуби в ключа. А когато е Изключен ключа S1 има максимално съпротивление и практически не тече ток от батерията към електродвигателя ни. Така чрез съчетаване на времето през което ключа е включен, към времето през което ключа е изключен, за единица време. Mоже да се регулира мощността на електромотора подобно на схемата с Реостат-а P1.
http://mazeto.net/index.php/topic,6179.msg41393.html#msg41393За разлика от схемата с Реостата, при която КПД<50%. При Схемата на ШИМ(PWM) КПД може да е по-високо от 90% благодарение на съвременните електронни мощни ключови елементи MOSFET и IGBT транзистори. С които най-често се изгражда електронния ключ S1.
До тук всичко е идеално, но мотора има индуктивност, която дава големи отскоци ОЕДС (Обратна Електродвижеща Сила(напрежение)). В схемата с Реостата нямаме проблем. Но в схемата с Ключа, който не е идеален, а трябва да е реален ел. компонент MOSFET или IGBT. Трябва да сложим защита от ОЕДС(BEMF) за ключа, ако не искаме той да изгори. (И магическия вълшебен дим, който е запечатан във всеки електронен елемент при производството му да излезе и отлети. След това разбира се компонента няма да работи. Без този магически пушек, който се крие вътре в него. Шегичка
.) Става въпрос за добавянето на така наречения FlyWheеl диод, с който се защитава ключа S1 от Обратното напрежение на електромотора, което се появява при всяко изключване на ключа S1.
Ето я схемата и както се вижда не е сложна. - линка е към най-долната картинка с Fly Whell Diod:
http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=8343.0;attach=33609;imageили
http://mazeto.net/index.php?action=dlattach;topic=8343.0;attach=33609Диода Д1 Създава верига при изключването на ключа S1. И така защитава ключа от пренапреженията предизвикани от индуктивния характер на товара(ел.мотора)
В синхронните PWM контролери КПД > 97% на мястото на диода D1 имаме втори ключ S2, който работи в противофаза на първия ключ S1. Когато S2 се отвори се затваря S1. И когато S1 се отвори се затваря S2. Никога не трябва и двата ключа да са затворени едновременно дори и за много кратко време, защото така се дава накъсо батерията и ще стане голяма беля.
Източници: Литература за четене
1.
http://www.4qdtec.com/pwm-01.html 4QD-TEC: Electronics Circuits Reference Archive
PWM speed control
2.
http://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.html PWM Signal Generators
3.
http://www.solorb.com/elect/solarcirc/pwm1/ PWM Motor Speed Controller / DC Light Dimmer
