LF 能源和索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)讉€(gè)月前宣布了一個(gè)名為 Hyphae 的項(xiàng)目,這是一個(gè)微電網(wǎng)計(jì)劃,旨在實(shí)現(xiàn)可再生能源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分配自動(dòng)化。這樣做的目標(biāo)是讓微電網(wǎng)更高效,使整個(gè)電網(wǎng)更加碳中和,只是為了留在頁面上,在關(guān)于能源的同一頁面上。但這是你的項(xiàng)目之一。你能告訴我你在規(guī)劃的其他項(xiàng)目是什么嗎?未來我們最有可能看到開源微電網(wǎng)部署在哪里?
我們現(xiàn)在討論能源,特別是能源在開源方面的未來。為了減緩和阻止氣候變化,我們必須將排放量減少到零。為此,我們需要徹底改變我們的能源系統(tǒng),只生產(chǎn)可持續(xù)和可再生能源。我們還需要可持續(xù)且更可靠的電網(wǎng),能夠以最佳方式結(jié)合不同的可再生能源。
當(dāng)我們展望未來 100 年的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展方向時(shí),電力電子將成為未來的關(guān)鍵部分。如果你看看過去 100 年左右,我們的工業(yè)化是基于化石燃料,無論是我們的家庭、工業(yè)、工作場(chǎng)所還是流動(dòng)性,它們都基于碳基燃料:石油、天然氣煤……在過去 100 年中顯著的碳排放。
那么,哪種 PWM 技術(shù)最適合您的電機(jī)控制應(yīng)用?當(dāng)然有很多選擇可供選擇,每一種都具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在關(guān)于該主題的最后一篇文章中,我們將討論直流和交流電機(jī)的再生。由于電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的普及,這在過去十年中已成為一個(gè)更加相關(guān)的話題。在這些應(yīng)用中,再生發(fā)生在直流母線中,最終連接到車輛中的直流電池組。但我們將在這篇文章中看到,我們也可以將其再生回交流電源,例如交流電網(wǎng)。
那么,哪種 PWM 技術(shù)最適合您的電機(jī)控制應(yīng)用?希望到現(xiàn)在為止,您已經(jīng)了解 PWM 過程的用途有多么廣泛,以及該過程中的細(xì)微變化如何對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生巨大影響。在之前有關(guān)該主題的文章中,我僅討論了適用于 H 橋中直流電機(jī)的技術(shù)。但在這篇文章中,讓我們將討論擴(kuò)展到多相電機(jī)。要將這些技術(shù)應(yīng)用于三相逆變器,我們所要做的就是再添加一個(gè)半橋。
那么,哪種 PWM 技術(shù)最適合您的電機(jī)控制應(yīng)用?到目前為止,您可能已經(jīng)猜到?jīng)]有“一種”PWM 技術(shù)對(duì)所有應(yīng)用都是最佳的。但是我們今天要討論的技術(shù)非常接近。它被稱為單極 4 象限 PWM 技術(shù)(形式 II)。
那么,哪種 PWM 技術(shù)最適合您的電機(jī)控制應(yīng)用?到目前為止,我們已經(jīng)研究了三種不同的 PWM 技術(shù)。有些可以將能量再生回直流電源,有些則不能。但它們都有一個(gè)共同特征:單極電壓波形。換句話說,對(duì)于任何給定的 PWM 周期,電機(jī)電壓波形在 Vbus 和地之間或 –Vbus 和地之間轉(zhuǎn)換。在這篇文章中,我們將研究雙極PWM 技術(shù)的主張。對(duì)于每個(gè) PWM 周期,電機(jī)電壓波形在 Vbus 和 –Vbus 之間轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生的電機(jī)電壓波形幅度是單極 PWM 的兩倍。為此,我們將連接 H 橋。
PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用,方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的,因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻,滿幅值的直流供電要么完全有(ON),要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候,斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,我們用來控制電機(jī)的技術(shù)也變得越來越復(fù)雜。與稅收不同,這通常是一件好事,因?yàn)樗梢宰屛覀兊钠嚧竽懙厝サ揭郧皼]有汽車去過的地方。但時(shí)不時(shí)地,我認(rèn)為退后一步,只見樹木不見森林是有益健康的。您的應(yīng)用程序是否真的需要超快速的扭矩響應(yīng)和層層疊疊的觀察器才能完成工作?就像我的稅收一樣,你真的需要使用復(fù)雜到必須聘請(qǐng)電機(jī)控制專業(yè)人員為你做的技術(shù)嗎?難道您不想使用一種可以讓您全神貫注的技術(shù)嗎?有時(shí)候,越簡單越好!這就是我對(duì) InstaSPIN-BLDC? 如此興奮的原因!
Tokamak Energy 正在研究使用球形托卡馬克和高溫超導(dǎo) (HTS) 磁體的組合進(jìn)行聚變。據(jù)托卡馬克稱,新電力電子設(shè)備的測(cè)試顯示效率是之前系統(tǒng)的兩倍。 Tokamak Energy 宣布創(chuàng)建并全面測(cè)試低溫電力電子技術(shù),以實(shí)現(xiàn)其超導(dǎo)磁體的高效運(yùn)行。該公司正致力于結(jié)合使用球形托卡馬克和高溫超導(dǎo) (HTS) 磁體進(jìn)行聚變。據(jù) Tokamak Energy 稱,新電力電子設(shè)備的測(cè)試表明,其效率是之前系統(tǒng)的兩倍,從而大大降低了冷卻 HTS 磁體所需的功率,從而降低了未來聚變發(fā)電廠的成本——這對(duì)于商業(yè)化和規(guī)?;陵P(guān)重要技術(shù)。
集中式太陽能從太陽獲取熱量并利用它來發(fā)電,并為熱驅(qū)動(dòng)過程提供動(dòng)力。在一個(gè)典型的系統(tǒng)中,太陽加熱熔鹽,熔鹽產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動(dòng)電動(dòng)渦輪機(jī)。對(duì)于相對(duì)較少的額外成本和很少的效率損失,人們可以將已經(jīng)熱的鹽儲(chǔ)存在一個(gè)罐中,并在太陽落山后用它來發(fā)電。存儲(chǔ)非常重要,因?yàn)樗馕吨掠渭庸ぴO(shè)備在太陽落山后不會(huì)閑置,閑置設(shè)備會(huì)燒錢。此外,當(dāng)惡劣天氣耗盡存儲(chǔ)空間時(shí),人們可以在聚光太陽能發(fā)電廠燃燒天然氣或煤炭,以加熱熔鹽或蒸汽,并繼續(xù)運(yùn)行。
對(duì)電力電子系統(tǒng)的測(cè)試是必不可少的,但它們不可能都在硬件中進(jìn)行。工程師可以使用電路運(yùn)行的虛擬仿真,尤其是缺陷、問題和意外事件的仿真,獲得逆變器的精確運(yùn)行模型。為了幫助他們解決這個(gè)問題,NI 宣布了新的解決方案和合作,以改進(jìn)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)逆變器開發(fā)的測(cè)試環(huán)境和工作流程。
銅和鎳等基本原材料的高價(jià)格反過來又推高了電線和電纜組件的價(jià)格。這些組件的價(jià)格上漲——這對(duì)各種能源部門設(shè)備至關(guān)重要——可能會(huì)對(duì)能源部門產(chǎn)生重大影響。
全球二氧化碳 (CO2) 排放量正在增加。為了解決這個(gè)問題,我們需要將綠色能源的成本降低到低于煤炭、石油和天然氣的水平。 在與政府官員討論氣候變化時(shí),他們有時(shí)會(huì)問我,“我該如何解決這個(gè)問題?” 我告訴他們我們需要像亨利·福特那樣思考。1900 年,汽車是手工制造的,一次制造一輛,福特通過自動(dòng)化流程來降低成本。今天,我們像 1900 年處理汽車一樣處理氣候變化:一次一輛。因此,全球范圍內(nèi)的二氧化碳 (CO 2 ) 排放量正在增加。為了解決這個(gè)問題,我們需要將綠色能源的成本降低到低于煤炭、石油和天然氣的水平。世界各地的客戶隨后會(huì)轉(zhuǎn)而使用它來省錢。為了降低綠色能源成本,我們需要自動(dòng)化。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī) (ICE) 功能強(qiáng)大,但它們無法釋放有限的排放物。內(nèi)燃機(jī)只能將儲(chǔ)存在汽油/燃料中的能量的 17%-20% 轉(zhuǎn)化為車輪。與此同時(shí),電動(dòng)汽車 (EV) 因其對(duì)環(huán)境安全的特性而蓬勃發(fā)展。它們具有零排放,并且由于燃油價(jià)格上漲而更加可靠。它們可以在充電站以特定的充電速率充電,即根據(jù)要求進(jìn)行快速或慢速充電。