تقوم تجميعات مشغلات محركات BLDC بتطبيق خوارزميات تحكم متطورة بما في ذلك التبديل سداسي الخطوات، والتحكم الموجه بالمجال الجيبي (FOC)، والتشغيل بدون حساسات باستخدام الكشف عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية (back-EMF)، مما يحقق كفاءة عالية (>95%)، وتوصيل عزم دوران سلس، وتنظيم دقيق للسرعة عبر الطائرات بدون طيار (الرباعية، ذات الأجنحة الثابتة)، والأدوات الكهربائية (المثاقب، المناشير، المطاحن)، والأجهزة المنزلية (المراوح، المضخات، الضواغط)، والأتمتة الصناعية التي تتطلب تشغيلًا موثوقًا للمحركات بدون فرش، والتعامل مع تيارات تتراوح من 1 إلى 100 أمبير+ عبر ملايين دورات البدء والإيقاف.
في APTPCB، نقدم خدمات تجميع مشغلات BLDC متخصصة تنفذ خوارزميات تحكم متقدمة، ومراحل طاقة عالية التيار، وميزات حماية شاملة بمعايير جودة الدفاع الجوي والفضائي. تدعم قدراتنا تطبيقات BLDC من 12 فولت إلى 800 فولت عبر نطاقات طاقة تتراوح من 50 واط للاستهلاك إلى أكثر من 50 كيلو واط للمحركات الصناعية مع تنفيذ خوارزميات FOC وبدون حساسات تم التحقق منها.
تطبيق التحكم الموجه بالمجال (FOC)
يحول التحكم الموجه بالمجال التيارات ثلاثية الأطوار إلى إطار مرجعي دوار، مما يتيح التحكم المستقل في مكونات التيار المنتجة للعزم والممغنطة، ويحقق أداءً فائقًا مقارنة بالتبديل سداسي الخطوات: عزم دوران سلس عبر نطاق السرعة، ضوضاء صوتية منخفضة، كفاءة أعلى، وتحكم دقيق في العزم. يتطلب التحكم الموجه بالمجال (FOC) وحدات تحكم دقيقة عالية الأداء تنفذ تحويلات رياضية معقدة (كلارك، بارك، بارك العكسي) بمعدلات حلقة تحكم تتراوح من 10 إلى 50 كيلو هرتز.
في APTPCB، تدعم خدمات التجميع لدينا مشغلات المحركات القادرة على التحكم الموجه بالمجال (FOC) مع تطبيقات تحكم معتمدة.
المتطلبات الرئيسية لتطبيق التحكم الموجه بالمجال (FOC)
تنفيذ خوارزمية التحكم
- وحدات تحكم دقيقة ARM Cortex-M4/M7 مزودة بقدرات DSP والنقطة العائمة، تنفذ خوارزميات FOC بموثوقية الأجهزة الطبية للتطبيقات الحيوية
- تعديل المتجه الفضائي (SVM) الذي يولد أنماط PWM مثالية تزيد من استخدام ناقل التيار المستمر
- حلقات تحكم تيار PI تنظم تيارات Id و Iq لتحقيق العزم المطلوب
- تقدير الموضع/السرعة باستخدام حلقات القفل الطوري أو المراقبين ذوي الوضع الانزلاقي
- تحويلات الإحداثيات (كلارك، بارك) للتحويل بين الأطر المرجعية
- PWM عالي الدقة (مؤقت >200 ميجاهرتز) يحقق توليفًا دقيقًا لمتجه الجهد
قياس واستشعار التيار
- استشعار التيار ثلاثي الأطوار باستخدام مقاومات التحويل أو مستشعرات تأثير هول
- أخذ عينات ADC عالي السرعة (1-2 ميجا عينة في الثانية) لالتقاط تيارات الطور اللحظية
- أخذ عينات متزامن متوافق مع تعديل عرض النبضة (PWM) لإعادة بناء دقيقة للتيار
- تضخيم وتصفية لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في بيئة المحرك الصاخبة
- كشف التيار الزائد لحماية مرحلة الطاقة أثناء ظروف الأعطال
- معايرة وتعويض الإزاحة للحفاظ على الدقة عبر نطاق درجة الحرارة
تنفيذ خوارزميات التحكم بدون حساسات
التحكم في محركات BLDC بدون حساسات يلغي الحاجة إلى حساسات هول أو المشفرات، مما يقلل التكلفة ويحسن الموثوقية ويمكّن تشغيل المحرك في البيئات القاسية. يستشعر الكشف عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية (Back-EMF) نقاط عبور الصفر لتحديد موضع الدوار مما يتيح توقيت تبديل مناسب. يتطلب التشغيل بدون حساسات خوارزميات بدء تشغيل متطورة تنتقل من التسارع ذي الحلقة المفتوحة عبر عتبة الكشف عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية إلى التحكم بدون حساسات ذي الحلقة المغلقة.
تقوم APTPCB بتصنيع مشغلات BLDC بدون حساسات مع تطبيقات خوارزميات معتمدة.
تطبيق رئيسي بدون حساسات
طرق الكشف عن القوة الدافعة الكهربائية العكسية (Back-EMF)
- كشف عبور الصفر لمراقبة جهد الطور غير المدفوع بالنسبة للنقطة المحايدة
- مقارن وتصفية لاستخراج أحداث عبور الصفر من الإشارات الصاخبة
- تعديل توقيت التبديل لتحسين الكفاءة عبر السرعة والحمل
- مراقبة سعة القوة الدافعة الكهربائية العكسية للتحقق من دقة موضع الدوار واكتشاف الأعطال
- تصفية الأجهزة والبرامج لمنع الزناد الخاطئ من ضوضاء التبديل
- خوارزميات تكيفية لتعويض تغيرات معلمات المحرك ودرجة الحرارة
التحكم في البدء والانتقال
- بدء التشغيل بحلقة مفتوحة باستخدام التحكم I-f الذي يزيد التردد بتيار ثابت
- مرحلة المحاذاة التي تحدد موضع الدوار المعروف قبل الدوران
- ملف تعريف التسارع الذي يزيد السرعة تدريجياً حتى يمكن اكتشاف القوة الدافعة الكهربائية العكسية (back-EMF)
- انتقال سلس من الحلقة المفتوحة إلى الحلقة المغلقة لتجنب انقطاعات عزم الدوران
- خوارزميات الالتقاط والدوران التي تكتشف المحركات الدوارة بالفعل وتتزامن معها
- اكتشاف التوقف والتعافي الذي يعيد تشغيل المحرك إذا فقدت المزامنة
التحسين لتطبيقات الأداء العالي
تتطلب تطبيقات BLDC عالية الأداء، بما في ذلك طائرات الدرون السباقية، والأدوات الكهربائية، ومحركات السيرفو، أقصى كثافة طاقة، واستجابة ديناميكية سريعة، وتشغيلًا فعالًا، مما يستلزم تصميمًا محسنًا لمرحلة الطاقة، وخوارزميات تحكم متقدمة، وإدارة حرارية شاملة لتحقيق التشغيل المستمر عند القدرة المقدرة دون تخفيض الأداء.
تنفذ APTPCB مشغلات BLDC عالية الأداء تدعم التطبيقات المتطلبة.
ميزات الأداء العالي
تحسين مرحلة الطاقة
- MOSFETs ذات مقاومة Rds(on) منخفضة لتقليل خسائر التوصيل عند التيارات العالية
- تبديل سريع (10-50 كيلو هرتز) لتقليل تموج عزم الدوران والضوضاء الصوتية
- تكوينات الأجهزة المتوازية لتوزيع التيارات العالية وتقليل الإجهاد الحراري
- تحسين وقت التوقف (Dead-time) لتقليل خسائر التوصيل للديود الداخلي
- التقويم المتزامن أثناء التجديد لاستعادة الطاقة أثناء التباطؤ
- إدارة حرارية تحافظ على درجات حرارة وصلة آمنة أثناء ذروة الطاقة
تحسين الاستجابة الديناميكية
- حلقات تحكم في التيار ذات نطاق ترددي عالٍ (>5 كيلو هرتز) تحقق استجابة عزم دوران سريعة
- تحكم أمامي يعوض التغيرات المتوقعة في الحمل
- تقنيات منع التشبع (Anti-windup) تمنع تشبع المكامل أثناء الحالات العابرة
- تعويض الجهد يضبط التحكم بناءً على تغيرات جهد البطارية
- خوارزميات تكيفية تتعلم خصائص المحرك لتحسين الأداء
- واجهات القياس عن بعد والضبط تمكن من التحسين والتشخيص في الميدان
توفير ميزات الحماية والسلامة
تتطلب مشغلات BLDC حماية شاملة تمنع تلف المحرك والمشغل من التيار الزائد (الدوار المتوقف، الحمل الزائد)، والجهد الزائد (الجهد الزائد التجديدي)، والجهد المنخفض (استنزاف البطارية)، ودرجة الحرارة الزائدة (التبريد غير الكافي)، وأعطال المحرك (طور مفتوح، دائرة قصر). يجب أن تستجيب الحماية بسرعة مع تجنب الرحلات الكاذبة أثناء التشغيل العادي.
تطبق APTPCB حماية BLDC متعددة الطبقات لضمان التشغيل الآمن.
تنفيذ الحماية
حماية من التيار الزائد والتوقف
- إيقاف تشغيل الأجهزة عند التيار الزائد يستجيب في غضون ميكروثانية
- تحديد التيار بالبرمجيات يقلل الطاقة أثناء الحمل الزائد المستمر
- اكتشاف التوقف يحدد الدوار المتوقف ويؤدي إلى الإغلاق
- نموذج حراري I²t يمنع التلف الحراري من التيارات الزائدة العابرة
- مراقبة تيار الطور تكتشف أطوار المحرك المفتوحة أو القصيرة
- رموز تشخيصية تحدد حالات الأعطال المحددة لدعم استكشاف الأخطاء وإصلاحها
إدارة البطارية والحرارة
- قطع الجهد المنخفض لحماية بطاريات LiPo من التلف الناتج عن التفريغ الزائد
- حماية من الجهد الزائد أثناء الكبح التجديدي لمنع الجهد الزائد للحافلة
- تحكم نشط في مقاومة الفرامل لتبديد الطاقة التجديدية عند الضرورة
- مراقبة درجة الحرارة وتقليل الطاقة عند درجات الحرارة المرتفعة
- إيقاف التشغيل الحراري لمنع تلف المكونات بسبب السخونة الزائدة
- مراقبة خلايا البطارية بالتنسيق مع أنظمة BMS في التطبيقات المجهزة
دعم تطبيقات BLDC المتنوعة
تخدم مشغلات BLDC تطبيقات تشمل الطائرات بدون طيار والمركبات الجوية غير المأهولة (متعددة الدوارات، ثابتة الجناحين)، والأدوات الكهربائية (المثاقب اللاسلكية، مفكات الصدم)، والأجهزة المنزلية (المراوح، المضخات، المكانس الكهربائية)، والتنقل الإلكتروني (الدراجات الكهربائية، السكوتر الكهربائي، ألواح التزلج الكهربائية) التي تتطلب تحسينات خاصة بالتطبيق في خوارزميات التحكم، والواجهات، ومستويات الطاقة، والمواصفات البيئية.
توفر APTPCB تصنيع BLDC مرنًا يدعم تطبيقات متنوعة.
تحسين خاص بالتطبيق
تطبيقات الطائرات بدون طيار والمركبات الجوية غير المأهولة
- وزن خفيف للغاية يقلل من تأثير الحمولة ويزيد من وقت الطيران
- كثافة طاقة عالية (>100 واط/سم³) تتيح دمج ESC مدمج
- استجابة سريعة للخانق (<10 مللي ثانية) تدعم مناورات الطيران العدوانية
- عزم دوران سلس يقلل الاهتزازات التي تؤثر على التحكم في الطيران والكاميرا
- واجهات القياس عن بعد (PWM, DShot, UART) تتواصل مع وحدات التحكم في الطيران
- طلاء عازل مقاوم للماء يتحمل التشغيل في الهواء الطلق في جميع الأحوال الجوية
الأدوات الكهربائية والأجهزة المنزلية
- تحسين التكلفة لتلبية أسعار الإلكترونيات الاستهلاكية التنافسية
- توافق البطارية يدعم كيمياء الخلايا المختلفة (Li-ion, NiMH, NiCd)
- بدء تشغيل سلس يقلل الضغط الميكانيكي على علبة التروس والمحرك
- فرامل إلكترونية توقف المحرك بسرعة من أجل السلامة والراحة
- إدارة حرارية تتحمل التشغيل المستمر عالي الطاقة
- الامتثال التنظيمي (CE, FCC, UL) الذي يتيح الوصول إلى السوق العالمية
من خلال التصميمات المحسّنة للتطبيقات، والتصنيع المرن، والاختبار الشامل المنسق مع معايير جودة مراكز بيانات الخوادم، تمكّن APTPCB مصنعي مشغلات BLDC من خدمة أسواق المستهلكين والصناعات المتنوعة والأسواق المتخصصة في جميع أنحاء العالم.
تمكين التصنيع بكميات كبيرة
يتطلب إنتاج مشغلات BLDC للإلكترونيات الاستهلاكية والطائرات بدون طيار قدرة تصنيع بكميات كبيرة تحقق تكاليف تنافسية مع الحفاظ على الأداء والموثوقية. يتيح تحسين التصنيع من خلال الأتمتة وكفاءة الاختبار وإدارة سلسلة التوريد الإنتاج بكميات كبيرة لدعم المنتجات الناجحة في السوق الشامل.
توفر APTPCB تصنيع مشغلات BLDC بكميات كبيرة.
التميز في الإنتاج بكميات كبيرة
قدرات التصنيع
- تجميع آلي يتعامل مع المكونات ذات الخطوة الدقيقة والتحديد الدقيق للموضع
- اختبار حمل المحرك للتحقق من أداء المشغل باستخدام محركات BLDC فعلية
- الاختبار الوظيفي للتحقق من خوارزميات التحكم والحماية والواجهات
- الاختبار البيئي لتأكيد التشغيل عبر نطاقات درجة الحرارة والرطوبة
- التحكم الإحصائي في العمليات لمراقبة الجودة وتمكين التحسين المستمر
- بصمة تصنيع عالمية تدعم متطلبات العملاء الإقليميين
من خلال قدرات التصنيع بكميات كبيرة، والاختبار الشامل، وإدارة الجودة المنسقة مع معايير معدات الأمن، تمكن APTPCB مصنعي مشغلات BLDC من نشر حلول تحكم في المحركات بدون فرش فعالة من حيث التكلفة وعالية الأداء في الأسواق العالمية التنافسية.