Контроллеры Vector, открытый код. (Велосипед / Моноцикл / Сигвей)

[Smiler]

Простите нуба. "Векторный" это тоже самое что "Синусный"?

Да, в результате работы векторного алгоритма ток в обмотках принимает синусоидальную форму. При этом напряжение, подаваемое на каждую фазу, на синус не похоже.
При векторном управлении положение ротора (т.е. вектор) рассчитывается N раз внутри каждой фазы, и в соответствии с этим положением формируется значение ШИМ'а.

н
Слышал что от обычного контроллера, синусный отличается низким уровнем шума. А еще какие полезности несет в себе синус?

[silayma2]

[user]VVK[/user], а трех позиционный переключатель процентов мощности будет? на подобии инфинеона

[_claw]

А еще какие полезности несет в себе синус?

повышенный расход 

[VVK]

Слышал что от обычного контроллера, синусный отличается низким уровнем шума. А еще какие полезности несет в себе синус?

Немного ниже потребление будет, но при условии правильной настройки на конкретный двигатель. При неправильной будет больше потреблять.
Еще один плюс - при работе с опережением фазы можно сильно увеличить мощность двигателя. На синусе эта функция получается значительно лучше, чем на трапеции.

Видео с разными режимами работы контроллера (контроллер другой, но программа та же) я выкладывал тут

[user]VVK[/user], а трех позиционный переключатель процентов мощности будет? на подобии инфинеона

Я закладываю три кнопки с программируемыми функциями (сначала их было 5, но две я убрал, а то слишком много получается и они уже на плате не помещаются). Думаю, что можно подключить переключатель и запрограммировать его на разные режимы мощности. Но у меня его в наличии нет. Как попадет ко мне в руки, попробую. Предполагаю, что физически он подключает две кнопки к одному общему проводу. Если я неправ, поправьте.

[us__007]

Предполагаю, что физически он подключает две кнопки к одному общему проводу. Если я неправ, поправьте.

Вы правы.
Не думали реализовать управление как на тесле, разгон - торможение одной ручкой.
Ручка задатчик скорости.
Предположим движимся на средней скорости, чтобы притормозить нужно слегка отпустить ручку газа, с ускорением все понятно и так.

[VVK]

Сделал руководство по эксплуатации в части подключения и настройки с ПК. Просьба к желающим заглянуть в него и дать замечания/дополнения.

По андроиду еще не готово.

С первыми контроллерами вышла задержка - перезаказывал плату. Так что пока никому еще их не отправлял. Сейчас опять 2шт. отдал на сборку.

[_claw]

Слав, мой надеюсь к осени/осенью будет готов? хочется в этом сезоне всетаки сделать

[VVK]

Слав, мой надеюсь к осени/осенью будет готов? хочется в этом сезоне всетаки сделать

На 100%

[Silvaticus]

Интересная тема, буду с интересом наблюдать.

[on4ip]

Слышал что от обычного контроллера, синусный отличается низким уровнем шума. А еще какие полезности несет в себе синус?

Немного ниже потребление будет, но при условии правильной настройки на конкретный двигатель. При неправильной будет больше потреблять.
Еще один плюс - при работе с опережением фазы можно сильно увеличить мощность двигателя. На синусе эта функция получается значительно лучше, чем на трапеции.

Скажите пожалуйста каким образом увеличивается мощность? Ослабление поля и снижение противо ЭДС создаваемого магнитами и рост скорости это понятно, а что с мощностью?
Еще вопрос какова глубина регулирования в бездатчиком режиме и какова устойчивость к изменения параметров двигателя при нагреве?

[VVK]

Скажите пожалуйста каким образом увеличивается мощность? Ослабление поля и снижение противо ЭДС создаваемого магнитами и рост скорости это понятно, а что с мощностью?

Тут далеко не все понятно, я с этим режимом еще сам не до конца разобрался. Мне он не совсем нравится, т.к. тяга увеличивается, но и потребление тоже. Еще нужно несколько экспериментов поставить, позже более подробно напишу.

Еще вопрос какова глубина регулирования в бездатчиком режиме и какова устойчивость к изменения параметров двигателя при нагреве?

В этом режиме BEMF появляется где-то с 4 - 5 км/ч (~900ERPM), поэтому безсенсорный режим начинает нормально работать с этого порога. Т.е. сначала производится разгон до него без обратной связи, а затем синхронизация по BEMF. Далее для пользователя двигатель работает как обычно. Верхняя скорость получается в районе 45 - 50 км/ч, но, возможно, сделаю еще больше.
Думаю, что при нагреве ничего меняться не должно, BEMF вроде бы от нагрева не зависит. А сильно перегреть двигатель в таком режиме затруднительно.

[on4ip]

Скажите пожалуйста каким образом увеличивается мощность? Ослабление поля и снижение противо ЭДС создаваемого магнитами и рост скорости это понятно, а что с мощностью?

Тут далеко не все понятно, я с этим режимом еще сам не до конца разобрался. Мне он не совсем нравится, т.к. тяга увеличивается, но и потребление тоже. Еще нужно несколько экспериментов поставить, позже более подробно напишу.

Еще вопрос какова глубина регулирования в бездатчиком режиме и какова устойчивость к изменения параметров двигателя при нагреве?

В этом режиме BEMF появляется где-то с 4 - 5 км/ч (~900ERPM), поэтому безсенсорный режим начинает нормально работать с этого порога. Т.е. сначала производится разгон до него без обратной связи, а затем синхронизация по BEMF. Далее для пользователя двигатель работает как обычно. Верхняя скорость получается в районе 45 - 50 км/ч, но, возможно, сделаю еще больше.
Думаю, что при нагреве ничего меняться не должно, BEMF вроде бы от нагрева не зависит. А сильно перегреть двигатель в таком режиме затруднительно.

EMF Вы измеряете в фазах ( я имею ввиду прямой метод) или стоит мат модель с расчетом EMF? В первом случаи от параметров двигателя не зависит ничего но диапазон использования шим немного уже,а во втором зависти от параметров двигателя например сопротивления статора.
Без обратной связи во время разгона есть ли режим слежения за выходом из синхронизации? Очень капризны синхронники в этом плане.
И еще Вы КПД прикидывали в номинале и на частичных режимах работы? Особенно интересно в первой четверти рабочего диапазона по скрости с максимальными токами.
Ваш контроллер заинтерсовал хочу его использовать для привода высоко скоростного движка, и собственно вопрос сколько в макс частоте питания он выдает и какова частота ШИМ,
Для моего двигателя желательно 1000Гц и 20кгц по шиму.

[VVK]

EMF Вы измеряете в фазах ( я имею ввиду прямой метод) или стоит мат модель с расчетом EMF? В первом случаи от параметров двигателя не зависит ничего но диапазон использования шим немного уже,а во втором зависти от параметров двигателя например сопротивления статора.

Для определения фазы я использую метод пересечения напряжения средней точки напряжением не рабочей фазы (zero-crossing).

Без обратной связи во время разгона есть ли режим слежения за выходом из синхронизации? Очень капризны синхронники в этом плане.

В случае неудачной синхронизации разгон начинается заново. Также для защиты контроллера и двигателя при разгоне сильно снижено ограничение тока.

И еще Вы КПД прикидывали в номинале и на частичных режимах работы? Особенно интересно в первой четверти рабочего диапазона по скрости с максимальными токами.

Нет, КПД контроллера не измерял. Думаю он не лучше и не хуже типового контроллера.

Ваш контроллер заинтерсовал хочу его использовать для привода высоко скоростного движка, и собственно вопрос сколько в макс частоте питания он выдает и какова частота ШИМ,
Для моего двигателя желательно 1000Гц и 20кгц по шиму.

Если у вас какой-то не стандартный двигатель, лучше использовать специализированный контроллер. Мой в первую очередь предназначен для электротранспорта.
Частота ШИМ у меня 20 кГц. При векторном управлении с 32 выборками на фазу ее хватит для скорости чуть более 100 км/ч. Поэтому скорее всего повышу до 60кГц, чтобы запас был.

[on4ip]

Нет, КПД контроллера не измерял. Думаю он не лучше и не хуже типового контроллера.

Ну по расчету, явно же расчет делали потерь для токов и частоты коммутации. Хочется хотяб ориентировочную цифру иметь.

Если у вас какой-то не стандартный двигатель, лучше использовать специализированный контроллер. Мой в первую очередь предназначен для электротранспорта.
Частота ШИМ у меня 20 кГц. При векторном управлении с 32 выборками на фазу ее хватит для скорости чуть более 100 км/ч. Поэтому скорее всего повышу до 60кГц, чтобы запас был.

20 Кгц достаточно будет, у меня движок на 1 пару полюсов, а что 32 выборки значит? и если будет частота 60 Кгц не слишком ли вырастут динамические потери?
И по поводу управления у вас закон коммутации для ШИМ гамма? если да то откуда берется свободная фаза? или сделана еще дополнительная выборка после запирания ключей,
мне важно чтоб пульсация момента была минимальной ибо при 2х фазной коммутации она выше чем при 3х.

[VVK]

Ну по расчету, явно же расчет делали потерь для токов и частоты коммутации. Хочется хотяб ориентировочную цифру иметь.

Эти вещи больше экспериментально определяются, тут слишком много неопределенных факторов. Поэтому какие-то расчеты делать сложно. Существуют методики, предоставляемые производителями силовых компонентов. Я ими пользуюсь при разработке.

20 Кгц достаточно будет, у меня движок на 1 пару полюсов, а что 32 выборки значит? и если будет частота 60 Кгц не слишком ли вырастут динамические потери?

32 выборки - это число точек внутри фазы, из которых формируется управляющий вектор. При 20кГц ШИМ получается максимум 20000 ERPM. Это при синусном управлении. Если пробовать вращать двигатель быстрее, разрядности ШИМ не хватит и вместо синуса получится что-то бесформенное. При трапеции ERPM будет значительно больше. Обычно для контроллеров рекомендуется иметь максимально 40000ERPM. Поэтому на большой скорости можно либо снизить число выборок до 16, либо поднять частоту ШИМ в два раза. Либо просто переключаться на трапецию. Я хочу поднять частоту ШИМ, т.к. какого-то дополнительного нагревая я не заметил. Но, повторюсь, это нужно при скорости >100км/ч. Поэтому большой необходимости в таких доработках я не вижу. В принципе, для велика должно хватить и 20000ERPM.

И по поводу управления у вас закон коммутации для ШИМ гамма? если да то откуда берется свободная фаза? или сделана еще дополнительная выборка после запирания ключей,
мне важно чтоб пульсация момента была минимальной ибо при 2х фазной коммутации она выше чем при 3х.

Я с термином "гамма коммутация" не знаком, тут ничего сказать не могу. Если вы про BEMF, то ее можно измерять только при отключенной фазе. Т.е. на две фазы подается напряжение, а третья не подключена. Но это имеет отношение к безсенсорному режиму.
Режимы управления двигателем описаны в инструкции п.5.3

[alexandrFox]

Спойлер

      Представляю свой новый контроллер на один двигатель. Работа над ним еще не закончена, сейчас проводятся ходовые испытания. Но думаю, что уже можно выкладывать предварительную тех. информацию о нем.
      Этот контроллер является доработанной версией контроллера RoboWell X2. В нем учтены проявившиеся недостатки X2 и значительно увеличена мощность (применены сдвоенные ключи в корпусе TO247). Также, как и предыдущий контроллер, X1 оборудован акселерометром и гироскопом, поэтому он может работать в режиме моноцикла. Увеличено число подключаемых органов управления, добавлен безсенсорный режим. Не все функции еще до конца реализованы, но основные уже позволяют эксплуатировать контроллер.
Ожидаемое время поступления контроллера в продажу июль - август . Пока первым заказчикам будут высланы опытные экземпляры.







Руководство по эксплуатации  Подключение, настройка с ПК. По андроиду еще не готово.



Характеристики контроллера:

- Напряжение питания 20 - 98В
- Максимальный продолжительный ток ~ 80А. Этот параметр будет уточняться в процессе опытной эксплуатации.
- Сигнал на двигатель: трапеция или синус.
- Управление мощностью (ШИМ'ом) или скоростью ("скоростью" означает, что с ручки газа задается скорость, которую регулятор контроллера будет поддерживать. Похоже на регулируемый круиз-контроль). Еще будет добавлено управление током.
- В режиме управления скоростью есть функция антипробуксовки. (На скользкой дороге еще не тестировал).
- Поддержка сенсора нажатия в качестве ручки газа. В этом случае скорость движения будет определяться силой нажатия на датчик. Выглядит так:



- Защита от обрыва нулевого провода ручки газа.
- Возможность подключения до 4-х кнопок. Т.к. обычно больше трех кнопок на руль ставить не удобно, а функций, которые бы эти кнопки выполняли, больше, то каждой кнопке можно программно назначать свою функцию. Это выполняется как с ПК, так и с телефона, что позволяет достаточно оперативно менять назначение кнопок.
- Поддержка 3-х позиционного переключателя режимов.
- Настройка контроллера производится с ПК или андроид-телефона  через BlueTooth. С ПК имеется доступ ко всем настройкам, с телефона к основным.
- Встроенные счетчики скорости, пробега, дистанции с момента сброса, расхода. Индикация тока и напряжения.
- Термоконтроль: до четырех термодатчиков, три из которых находятся внутри контроллера, а один выведен для пользователя наружу. Сейчас в прошивку заложены два типа датчиков: KTY81/210 и KTY83/110. Другие будут добавляться по мере необходимости.
- Реверс
- Круиз-контроль
- Слаботочный выключатель.
- Регулируемое торможение рекуперацией. Работает во всем диапазоне скоростей. Для примера, в конце этого видео торможу только рекуперацией:

Спойлер

https://youtu.be/siemHGBn9xk

- Два вида ограничения тока:
           ----Мгновенное ограничение. Оно отслеживает ток при подаче каждого импульса ШИМ и отключает этот импульс при превышении током заданного порога. Например, при резком разгоне или блокировке колеса мгновенный ток будет достаточно высоким, в то время как средний может оставаться небольшим. Поэтому мгновенный желательно ограничивать отдельно.
           ----Ограничение среднего тока. Это ограничение отслеживает усредненный ток за заданный интервал, и, если этот ток превышает пороговое значение, уменьшает мощность (скважность ШИМ), подаваемую на двигатель.

- Двухуровневая настраиваемая сигнализация.
- До 3-х пользовательских режимов работы. Каждый режим можно заранее запрограммировать с ПК, а затем переключать в движении. Переключать их можно 3-х позиционным переключателем, кнопкой без фиксации (по кольцу), кнопкой с фиксацией (в этом случае будет доступно только два режима).
- Возможность подключения двух светодиодных сигналов поворота на 12В (функция в процессе тестирования).
- Безсенсорный режим. Является аварийным режимом на случай выхода датчиков Холла в МК из строя. Управление в этом режиме только трапецией, максимальная скорость будет до 45 - 50 км/ч.
- Поддержка помощи педалированию PAS (в разработке)
- Поддержка внешнего датчика скорости (в разработке)
- Смена ПО через USB. Со временем ПО будет меняться через BlueTooth.
- Размеры 250х95х55

Планируемая цена ~15тыс.

еще раз перечитал Вашу шапку!  Я очень восхищен той работой которую Вы делаете и которую уже сделали! Очень рад что в России есть такие "мозги".

[VVK]

еще раз перечитал Вашу шапку!  Я очень восхищен той работой которую Вы делаете и которую уже сделали! Очень рад что в России есть такие "мозги".

Спасибо. Было бы больше времени, уже закончил бы давно. А так приходится урывками заниматься этой темой. Сейчас собираю два боевых образца. Обкатаю их на велике и отправлю первым заказчикам:



Вверху первый контроллер. Ниже два новых с доработанной схемой.

[on4ip]

А планочки алюминиевые на которые закреплены транзисторы? И прикидывали какое тепловое сопредставление получилось, я так понимаю планочки только для теплопереноса а охвладиель корпус???