Uso de un motor BLDC para frenado regenerativo

Estoy planeando usar un motor BLDC para conducir un pequeño vehículo tipo kart. Me gustaría implementar el frenado regenerativo, pero tengo problemas para encontrar ciertos detalles.

Mi principal preocupación es poder detener rápidamente el vehículo. ¿Hay alguna forma de controlar la velocidad de frenado? Supuse que al alimentar una carga con un motor (cuando se usa como generador), el motor se volvería más difícil de girar, lo que actuaría como un freno. ¿Es este el caso?

Si es así, pensé que podría usar un circuito similar a PWM para cambiar esencialmente el ciclo de trabajo de cuando se extrae energía del motor. Un ciclo de trabajo más alto significaría un frenado más rápido. ¿Sería esta una solución adecuada?

Respuestas (4)

Usted controla la desaceleración de la misma manera detectando la corriente de acuerdo con la demanda usando PWM pero aumentando el voltaje a medida que la velocidad se reduce con un convertidor de CC.

El frenado por fricción suele ser entre 5 y 10 veces más rápido que la aceleración, incluso con tracción total, por lo que el frenado regenerativo no puede ser mejor.

Si pasa de un freno electrónico completo a una aceleración completa, la corriente suele ser 5 veces mayor que la corriente a plena potencia, por lo que se necesita refrigeración adicional. Agregar una resistencia de descarga de energía reduce la corriente y el efecto de frenado electrónico.

La carga regenerativa debe aumentar el voltaje a medida que cae la velocidad y es más complicado que simplemente invertir la dirección de la corriente del puente porque V es proporcional a RPM sin carga. Por lo tanto, a medida que se reduce la velocidad, también se reduce el efecto de frenado electrónico. El frenado se reduce, al igual que la aceleración se reduce hacia la velocidad máxima.

Por supuesto, en teoría, podría usar el frenado degenerativo por corriente inversa, pero eso no es práctico.

Además, si la energía cinética del vehículo se recupera, es solo para ayudar a los frenos de fricción primarios y se debe diseñar un tiempo muerto para evitar el disparo.

Está bien, eso es lo que pensé. Sin embargo, me temo que el voltaje de salida del motor no será muy alto y, por lo tanto, no podré transferir energía lo suficientemente rápido. A menos que, por supuesto, encuentre una resistencia de valor muy pequeño como P = V ^ 2 / R. ¿Es esto algo de lo que preocuparse?
El voltaje no será diferente al último aplicado a velocidad constante. Un circuito corto disiparía el calor en la resistencia del devanado al igual que un interruptor PWM muy bajo que acelera desde el inicio al 100%, por lo que no hay diferencia en el nivel g
Ah, eso tiene mucho sentido. Entonces, si cortocircuito los cables del motor, ¿debería frenar efectivamente? Si es así, ¿sería esta la forma más rápida de frenar? ¿Y abrir el circuito daría como resultado una resistencia mecánica muy baja?
Sí para el freno completo y, por supuesto, después de desactivar el controlador, de lo contrario, puf. Costa cuando está abierto
¡Muy bien, genial! Supongo que esto calentaría bastante el motor al frenar mucho, así que supongo que sería prudente hacer algo con esta energía. Algunos sugirieron descargarlo en una resistencia. Personalmente, planeo implementar el frenado regenerativo. ¿Debería esto reducir el calor en el motor en una cantidad notable?
Si pasa de un freno electrónico completo a una aceleración completa, la corriente suele ser 5 veces mayor que la corriente a plena potencia, por lo que se necesita refrigeración adicional. La carga regenerativa debe aumentar el voltaje a medida que disminuye la velocidad y es más complicado de lo que dije originalmente. V es proporcional a RPM sin carga
¡Muchas gracias! Si agrega lo que ha estado diciendo a la respuesta, lo aceptaré.
Acortar las fases juntas no es una forma razonable de hacer un frenado controlado.
Usan polarización de CC para frenar motores de inducción de CA trifásicos y en cortadoras de césped y sierras eléctricas solo cortan los devanados, pero generalmente tienen una energía cinética más baja, por lo que el ciclo de trabajo y el enfriamiento del motor deben ser enfriados por aire forzado o líquido. Debería haber dicho que los efectos regenerativos para las carreras son más útiles que el frenado, pero en los carritos de golf se usa el efecto de frenado.

El voltaje de accionamiento efectivo es VBATT * D, donde D es el ciclo de trabajo de PWM.

El voltaje efectivo del motor se basa en Kv y RPM. Si hace arreglos para que VBATT * D sea menor que Kv * RPM, estará en el modo de regeneración. Esto cargará la batería y hará que el vehículo desacelere.

Tenga cuidado de no sobrecargar la batería. En general, las baterías tienen tasas de carga máximas mucho más bajas que sus tasas de descarga máximas. Esto puede limitar la cantidad de regeneración que debe aplicar, especialmente a altas velocidades.

Básicamente, si reduce el ciclo de trabajo lo suficiente, el automóvil disminuirá la velocidad.

¿Puedes elaborar un poco más tu respuesta, por favor? Tomando el ciclo de trabajo extremo del 0%, ¿cómo regresa la energía al motor en el sistema en el que está pensando?
El ciclo de trabajo cero es una abreviatura para el EMF trasero. No estoy seguro de que obtenga regeneración en ese caso, pero en cualquier caso, no querrá hacerlo a gran velocidad. En la conmutación de seis pasos, uno de los cables de fase se conectará a GND (FET de lado bajo activado). La otra fase será PWM para aplicar un voltaje efectivo de VBATT * D. Si el voltaje efectivo es menor que el EMF posterior, funcionará como un convertidor elevador para el EMF posterior, y la energía acumulada en el devanado cuando está bajo se entregará a la batería cuando el FET de lado bajo se apague. Hay papeles sobre esto.
Entonces, por lo que he estado leyendo, hacer que la regeneración se rompa en un BLDC parece hacerse con uno de dos métodos... El método de fuerza bruta de PWMing para devolver el voltaje correcto a la batería desde el Back EMF, y el ' método "elegante" de usar FET adicionales para cambiar un IC de regulador de refuerzo adecuado real para aumentar el voltaje de EMF posterior hasta el nivel de la batería, PWMing eso para controlar la potencia de ruptura. Estoy planeando construir mi propio controlador BLDC, y estoy planeando usar el método anterior, espero que funcione.
Nadie usa FET adicionales. Puede obtener una regeneración perfectamente buena utilizando los mismos FET que aplican el par de avance. La "L" de los devanados del motor es todo el inductor que necesita. La "C" en paralelo con la batería es todo el condensador de salida que necesita. Los 6-FET del controlador estándar son todo lo que necesita para convertir el motor en un convertidor elevador para cargar la batería.

Cuanta más energía extraiga de un motor que actúa como generador, más energía tomará de la cosa que lo impulsa.

Hay dos formas de frenar regenerativamente un BLDC.

Si tiene un controlador lo suficientemente sofisticado, uno con control de '4 cuadrantes', entonces ya puede hacerlo, y es tan simple como descubrir cómo se le puede indicar que lo haga.

Si su controlador solo puede conducirlo como un motor, entonces la forma más sencilla es desconectar el controlador durante el frenado. La onda completa rectifica las 3 salidas para obtener un suministro de CC, que alimenta un cargador de batería separado para cargar las baterías. Obviamente, el cargador tiene que ser lo suficientemente inteligente para tomar el voltaje de entrada variable del motor a medida que varía la velocidad. Cuanto más rápido cargues las baterías, más pesado será el frenado.

Como señala HenryCrun en los comentarios, la energía que recuperas es bastante mínima, la gran victoria es el frenado eléctrico. Para eso, simplemente descargue la energía en una resistencia robusta, con PWM para controlar el nivel de frenado, sin la complejidad de un cargador de batería.

Puede ser mucho más simple descargar la energía en una resistencia a través de un pwm y olvidarse de cargar las baterías. Obtiene mucha menos energía de la que le gustaría imaginar, y el simple hecho de tener un frenado eléctrico suele ser el gran beneficio.
A menudo me pregunto si los fabricantes de automóviles agregaron frenado regenerativo porque era más fácil que hacer que su departamento de marketing explicara por qué no valía la pena.
Creo que tener regeneración de luz es una buena decisión en un vehículo, incluso si tiene frenos mecánicos. Bueno para recuperar energía en el tráfico intermitente. Además, cuanto más grande sea el paquete de baterías, es más probable que las baterías puedan aceptar corriente de una regeneración agresiva.
Gracias por la respuesta detallada. Mi única preocupación es qué tan rápido podré frenar. Para aumentar la potencia transferida desde el motor, ¿sería una buena idea usar un convertidor elevador para convertirlo a alto voltaje? ¡Gracias!
@JohnLeuenhagen No, parece que no entiendes algo fundamental. Si el objeto es un frenado rápido, entonces necesita mucho par inverso, esto estará limitado por la mecánica y el calentamiento del motor. El par pasivo más alto se obtiene al poner en cortocircuito el motor, aunque toda la energía se convierte en calor en los devanados del motor, por lo que normalmente se conforma con menos frenado y maneja resistencias externas, o un cargador de batería (también conocido como un convertidor elevador para convertir al voltaje más alto de la batería). ). También podría usar activamente la energía de la batería para generar un par inverso para un frenado aún mayor (demasiado).

Una respuesta simple y tonta está en el cálculo de la distancia de parada segura de SSD realizado en el diseño de carreteras. Aquí puede obtener la cantidad de energía que necesita disipar y el tiempo de frenado disponible. Si la potencia de frenado requerida excede la capacidad de su motor, simplemente no soportará la carga. En cambio, después de absorber la potencia máxima (capacidad del motor/generador), seguirá girando mientras la cantidad total de potencia mecánica se convierta en eléctrica y sea absorbida por la batería. Para entonces, es posible que haya excedido su punto de parada. Un generador de 10 kW será una herramienta de frenado efectiva para una bicicleta. Los trucos de voltaje más alto, transformación de voltaje dinámico, capacidad de la batería vendrán más tarde. ¡Un ingeniero civil dice!

Mi e-bike, que no tiene frenado regenerativo, tiene un motor de 250 W. 10 kW daría miedo.
Uso de un motor BLDC para frenado regenerativo
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