Axiom 100kW電機(jī)控制器開(kāi)源分享

它是什么？

它是一個(gè)三相電機(jī)控制器。它需要一個(gè)直流電壓并產(chǎn)生 3 個(gè)正弦波來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在概念上類(lèi)似于那些用于無(wú)人機(jī)和自行車(chē)的小型 ESC。不同之處在于，這種特殊設(shè)置可以安全地使用 400V 電池，全年流過(guò) 300Amps。

我們的工作集中在控制板，它能夠驅(qū)動(dòng)超過(guò) 400V 和超過(guò) 300A 的方式，這些是由功率級(jí)額定值定義的。

我們選擇了 EconoDual IGBT 模塊，因?yàn)樗且环N流行的封裝，它們具有多種電壓和電流級(jí)別（從 600V 到 1700V，以及從 100A 到 1000A），來(lái)自許多品牌，采用 IGBT 和 SiC 技術(shù)，并提供現(xiàn)成的柵極驅(qū)動(dòng)器為他們匹配。

為什么？

因?yàn)槲覀兿氤蔀?最大膽、最壯觀的建筑的一部分，所以沒(méi)有其他開(kāi)放平臺(tái)能夠驅(qū)動(dòng) 100kW 級(jí)的電機(jī)。您所能獲得的只是具有高加價(jià)的專(zhuān)有控制器，無(wú)法根據(jù)您的需求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，最重要的是，您無(wú)法看到內(nèi)部工作原理來(lái)評(píng)估軟件和硬件的質(zhì)量是否符合您的標(biāo)準(zhǔn).

新一波電動(dòng)汽車(chē)公司與專(zhuān)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相關(guān)聯(lián)，我們?yōu)榭蛻?hù)提供了將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器深度集成到他們的系統(tǒng)中的機(jī)會(huì)，為他們的產(chǎn)品提供了獨(dú)特的垂直化機(jī)會(huì)。這可以節(jié)省成本并提高車(chē)輛的質(zhì)量和集成度。

開(kāi)放 Axiom 也展示了我們的工作質(zhì)量，并使我們的團(tuán)隊(duì)成為理想的承包商，世界上沒(méi)有多少人擁有生產(chǎn)高性能驅(qū)動(dòng)單元的技能和知識(shí)。

多虧了 VESC，Axiom 也成為可能？基礎(chǔ)平臺(tái)穩(wěn)步增長(zhǎng)到我們可以第一次將它提升到一個(gè)新的水平，從一個(gè)愛(ài)好工具到一個(gè)完整的電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)。

誰(shuí)在使用 Axiom？

自從我們今年上市以來(lái)，世界各地的一些個(gè)人和工程團(tuán)隊(duì)報(bào)名訂購(gòu)了 Axiom。我們目前處于 Beta 測(cè)試階段，只挑選能夠?yàn)槲覀兲峁氋F反饋的裝備最齊全的工程團(tuán)隊(duì)，以確保我們提供可靠的產(chǎn)品。?處理了超過(guò)一百個(gè)直接請(qǐng)求?，以下是一些正在測(cè)試 Axiom 控制器的團(tuán)隊(duì)：

我們覆蓋五大洲！

大約一半的應(yīng)用用于牽引車(chē)輛（汽車(chē)、自行車(chē)、賽車(chē)），其他用于飛機(jī)，還有一些是純粹的研發(fā)部門(mén)。

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你可以用 Axiom 做什么？

幾乎任何涉及強(qiáng)大的三相電機(jī)的東西。

• 電動(dòng)汽車(chē)改裝
• 電動(dòng)車(chē)賽車(chē)
• 礦業(yè)
• OEM EV，例如自行車(chē)和 ATV
• 海底 ROV
• 飛機(jī)系統(tǒng) (*)
• 滑翔機(jī)發(fā)射器 (*)
• 風(fēng)力發(fā)電機(jī)
• 研發(fā)

你有沒(méi)有想過(guò)這可以用來(lái)發(fā)射滑翔機(jī)？我們也沒(méi)有！該列表主要來(lái)自與我們客戶(hù)的會(huì)議。

他們?yōu)槭裁催x擇我們？

因?yàn)?VESC 的性能和用戶(hù)體驗(yàn)？系統(tǒng)簡(jiǎn)直是一流的。用戶(hù)需要一個(gè)界面來(lái)配置電機(jī)參數(shù)，它將是調(diào)試問(wèn)題和了解機(jī)器的主要工具。向 Benjamin 的?VESC 工具致敬：

有了軟件和固件，高功率應(yīng)用將需要一些?非常特殊的硬件：

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這是我們對(duì)此的看法：

• 機(jī)械匹配?EconoDual/17mm IGBT 模塊。更緊湊，組裝步驟更少，接線和壓接更少，無(wú)需適配器部件。
• ?板載集成隔離式 HVDC 和相電壓監(jiān)控，直接連接到 IGBT 以實(shí)現(xiàn)更清晰的信號(hào)和更快的組裝。
• 板上直流鏈路電容?放電電阻。安全要求，板子不通電時(shí)放電。
• 用于測(cè)量模擬信號(hào)的射頻連接器。這提供了類(lèi)似模擬的信號(hào)質(zhì)量，非常適合開(kāi)發(fā)。
• 單獨(dú)的 IGBT 故障監(jiān)測(cè)。您可以判斷?哪個(gè)?IGBT 出現(xiàn)故障。
• 過(guò)壓、過(guò)流和過(guò)熱的個(gè)別故障指示燈。
• 單獨(dú)的 IGBT 溫度監(jiān)控。
• Lattice iCE40 FPGA，使用?開(kāi)源工具鏈?進(jìn)行綜合和 HDL 開(kāi)發(fā)。
• FPGA 持續(xù)監(jiān)控所有故障輸入。?如果斷言任何故障，所有 PWM 活動(dòng)都將關(guān)閉。
• FPGA 監(jiān)督 MCU 產(chǎn)生的 PWM。如果檢測(cè)到直通命令，則關(guān)閉 PWM。
• 我們正在??FPGA中實(shí)現(xiàn)這個(gè)很棒的電機(jī)控制技巧
• RJ45 端口。這些不是以太網(wǎng)，它們?以標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成方式提供?屏蔽雙絞線。
• 雙模擬加速器?輸入。
• 雙隔離 CANbus 接口?（第 2 個(gè)接口尚無(wú)固件）。
• 解析器支持。
• BiSS 絕對(duì)編碼器支持（開(kāi)發(fā)中的固件）。
• 正弦/余弦編碼器支持。
• 向柵極驅(qū)動(dòng)器提供穩(wěn)壓 15Vdc，并監(jiān)控該電壓。
• 2 個(gè)帶射頻連接器的 DAC 輸出，?可窺探控制算法的內(nèi)部情況。
• 2 開(kāi)漏輸出，用于驅(qū)動(dòng)小負(fù)載或繼電器，例如泵。
• 更多保險(xiǎn)絲、更多 TVS、更多 EMI 過(guò)濾。

以下是一些?高分辨率圖像供參考：

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在學(xué)校必須強(qiáng)制使用 RF 連接器插入關(guān)鍵模擬信號(hào)：

可以顯示隔離間隙的舊原型。對(duì)于較新的電路板，您看不到厚阻焊層

具有基于 IGBT 的功率級(jí)的無(wú)傳感器全速反轉(zhuǎn)：（黃色跡線是輸出到 DAC 通道的觀察器相位）。你不會(huì)經(jīng)?？吹竭@個(gè)

除非它是一個(gè)公理！許多全速倒車(chē)：

這是關(guān)于電路板信號(hào)質(zhì)量的練習(xí)，實(shí)際上我們強(qiáng)烈建議在大功率構(gòu)建中使用絕對(duì)編碼器。

在 ADC 引腳處測(cè)量的清晰信號(hào)，以及通過(guò) DAC 發(fā)送到示波器的電機(jī)角度。請(qǐng)注意在非驅(qū)動(dòng)->驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換中如何完美跟蹤電機(jī)角度。

清除故障報(bào)告

示意圖頂層：

圖片中的構(gòu)造專(zhuān)為 400V 300Amp 連續(xù)運(yùn)行而設(shè)計(jì)。

這個(gè)怎么運(yùn)作？

它需要您的電池電壓（高壓直流）并使用 PWM 創(chuàng)建 3 個(gè) 120° 的正弦波來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。實(shí)際上，它使用空間矢量調(diào)制 (SVM)，從而減少了所需的開(kāi)關(guān)量，從而減少了開(kāi)關(guān)損耗。

盡管 VESC 支持在梯形和磁場(chǎng)定向控制控制模式下驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但我們的板僅在 FOC 下工作。它只是更適合應(yīng)用程序。

FOC 是關(guān)于將您的正弦波與電機(jī)內(nèi)部的實(shí)際磁場(chǎng)對(duì)齊，并使用由與磁通 (Iq) 正交的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電流和磁通產(chǎn)生電流 (Id) 組成的矢量信號(hào)來(lái)控制機(jī)器。關(guān)于這個(gè)主題有很多很好的資源，?

有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱日志！

關(guān)于這個(gè)項(xiàng)目的最大新聞是使之成為可能的團(tuán)隊(duì)的正式介紹。論壇傳奇人物 HighHopes 和 Arlo1 深入?yún)⑴c了設(shè)計(jì)，我們一直在合作推出這款控制板，并且我們創(chuàng)建了來(lái)集中我們一直在做的所有合同工作。

那么這意味著什么？Arlo1 以其令人敬畏的、創(chuàng)紀(jì)錄的構(gòu)建和工具提供現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，而 HighHopes 為每個(gè)設(shè)計(jì)決策提供深刻的洞察力、他的電力系統(tǒng)知識(shí)和硬數(shù)學(xué)，而 Maxi 和我做我們最擅長(zhǎng)的事情，工程、CAD、固件和制造. 請(qǐng)記住，這是 Benjamin Vedder 多年固件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，我們已經(jīng)是其中的合作者。

PowerDesigns 應(yīng)該將組裝好的電路板提供給任何感興趣的人。我們可以按需提供裸 PCB，但風(fēng)險(xiǎn)如此之高，當(dāng)人們必須組裝電路板時(shí)，我沒(méi)有看到成功的構(gòu)建，所以如果我們負(fù)責(zé)組裝會(huì)更好。如果我們提供完整的電機(jī)控制器，那就更好了，我們正在努力提供該解決方案。

Maxi（paltatech 的聯(lián)合創(chuàng)始人工程師）和我?guī)讉€(gè)月前在硬件設(shè)計(jì)確定后轉(zhuǎn)而進(jìn)行固件開(kāi)發(fā)和測(cè)試，同時(shí)一些 alpha 用戶(hù)開(kāi)始在這方面投入一些精力，實(shí)際上并不多，我們?nèi)匀豢释麥y(cè)試人員我們并不聲稱(chēng)它沒(méi)有錯(cuò)誤。我們?yōu)檫@些高功率應(yīng)用程序提供的所有代碼都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，可直接集成到 VESC 代碼庫(kù)中，因此它保持公開(kāi)且維護(hù)良好。

硬件方面，我們有精確設(shè)置跳變點(diǎn)的數(shù)學(xué)，我們可以通過(guò)改變電阻隨意調(diào)整，F(xiàn)PGA 是協(xié)同處理和安全功能的一個(gè)非常強(qiáng)大的補(bǔ)充。我們甚至與 OEM 一起設(shè)計(jì)了我們自己的 DC Link，如圖所示，仍在測(cè)試中。

它是一個(gè)非常緊湊和整潔的單元。

這是一個(gè)用于研究和高功率構(gòu)建的絕佳平臺(tái)，我不知道任何具有這種功率級(jí)別的控制器，具有這種質(zhì)量和對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，同時(shí)對(duì)用戶(hù)開(kāi)放以隨意修改固件。

我們已經(jīng)在沒(méi)有外部反饋的情況下進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間，所以我很想聽(tīng)聽(tīng)你們的想法。Axiom 并不是要成為一個(gè)便宜的控制器，而是要驅(qū)動(dòng)非常昂貴和危險(xiǎn)的設(shè)備，所以它必須是一個(gè)安全可靠的硬件。

(*) Axiom 尚未獲得用于飛機(jī)/航空航天應(yīng)用的資格。

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