Принцип работы контроллера BLDC с блочной коммутацией.

[VVK]

Да хорошие картинки. Синус придичный. А параметры управления в частности частота шим одинаковы, интересно еще и потери сравнить.

Частота ШИМ 40кГц, про потери пока ничего сказать не могу.

[on4ip]

40 не слабо так, а зачем так много?или у вас коючи очень хорошие, директфеты?

[mr.Dream]

[user]VVK[/user], 40 кгц очень много для железного "дросселя". При управлении коллекторником оптимальная частота по уровню пульсаций была в районе 4 кГц. Выше - больше потери в железе. Но свистит, собака) думаю 16-18 кГц будет лучше. И свиста уже не слышно, и потерь не много. При 40 кГц нужно ещё ферритовые дросселя на фазы последовательно, а мотор шунтировать емкостями. Для минимизации потерь в сердечнике. И максимизации в меди ))))

[VVK]

[user]VVK[/user], 40 кгц очень много для железного "дросселя". При управлении коллекторником оптимальная частота по уровню пульсаций была в районе 4 кГц. Выше - больше потери в железе. Но свистит, собака) думаю 16-18 кГц будет лучше. И свиста уже не слышно, и потерь не много. При 40 кГц нужно ещё ферритовые дросселя на фазы последовательно, а мотор шунтировать емкостями. Для минимизации потерь в сердечнике. И максимизации в меди ))))

40 не слабо так, а зачем так много?или у вас коючи очень хорошие, директфеты?

У меня можно переключать 20/40 кГц. Соответственно и число выборок на период меняется  96/192.
Если использовать большое число выборок (в моем случае 192) и 20кГц ШИМ, то при высоких оборотах периоды ШИМ перестанут "помещаться" в электрический период, и синус потеряет форму. Поэтому нужно или частоту ШИМ повышать, или число выборок снижать.

Феты IRFP4110 или IRFP4468.

[on4ip]

Так я все таки не пойму у вас векторный контроллер или скалярный? Выборки синуса причем вообще? вы просто синусоиды рисуете?

[VVK]

Так я все таки не пойму у вас векторный контроллер или скалярный? Выборки синуса причем вообще? вы просто синусоиды рисуете?

Вектор по холлам считается, синус из таблицы берется. Контроллер SVPWM.

[on4ip]

Тоесть вы считаете угол по холлам и потом находите синус и регулируете амплитуду?

[VVK]

Тоесть вы считаете угол по холлам и потом находите синус и регулируете амплитуду?

Да. Если по токам фаз считать, то размеры и цена контроллера будут больше.

[on4ip]

Спасибо, теперь понял.

[VVK]

Частота ШИМ 40кГц, про потери пока ничего сказать не могу.

Прогнал контроллер на стенде под нагрузкой. При ШИМ 40кГц нагрев происходит на четверть быстрее, чем при 20 кГц.

[plog90]

Доброе утро. Хотел бы спросить не только о BLDC контроллерах, а вообще о всех трехфазных блочных инверторах в целом.
1) Возможно ли вместо классической 6 шаговой комметации использовать 12 шаговую(для более сглаженой формы сигнала) такого вида:

Спойлер

2) Как будет вести себя при соединении звездой/треугольником(я это к тому, что при соединении треугольником время от времени одна из обмоток будет накоротко замкнута, а при соединении звездой 2 обмотки могут конфликтовать в средней точке)?
3) Каким будет стандартный угол опережения при такой коммутации(подозреваю что 15 градусов )?
4) Как это повлияет на максимальную отдаваемую мощность(получается что в среднем работают 2.5 обмотки вместо 2-х, значит мощность на 25% больше )?
Заранее спасибо за ответы.

P.S. Не будем забывать, что обмотка мотора представляют собой индуктивность, а значит способны накапливать энергию, т.е. при замыкании ротор тормозится, энергия запасается, при размыкании запасенная энергия помогает вращению(по крайней мере на это надеюсь, нужны разъяснения, желательно подробные).

[clawham]

чот мне ваша комутация сильно напоминает мою схему комутации синуса....только между промежуточными шагами у меня ещё по 32 ступеньки были организованные ШИМом а вообще замыкать две обмотки фетами особенно на низких скоростях - помоему бред...хотя там замыкания не получится - шим же...а на высоких там уже под килогерц частота - не успеет ток нарасти...

[atatas]

[user]plog90[/user], посмотрите здесь(1, 2). Там чувак запускал моторчик как раз таким способом, вроде все работало. Правда ничего не известно о замкнутой обмотке или средней точке, потому вопрос эффективной работы остается открытым. А как вы собираетесь детектировать момент переключения обмоток, когда задействованы все три обмотки? Противо-эдс ведь замерить не получится? Или хотите поставить еше комплект датчиков?

[plog90]

А как вы собираетесь детектировать момент переключения обмоток, когда задействованы все три обмотки? Противо-эдс ведь замерить не получится? Или хотите поставить еше комплект датчиков?

Хороший вопрос. Можно было бы экстраполировать эти значения, но с микроконтроллерами я не в ладах, а как сделать на рассыпухе пока не знаю. Есть идея попробовать отслеживать третью гармонику. Разумеется обмотки будут соеденены звездой с отводом от средней точки. Посмотрите на картинку:

Это как раз тот момент, когда задействованы все три обмотки. Суть в следующем: напряжение средней точки обмоток мотора сравниваем со средней точкой резисторов R1-R3(R1=R2=R3). На средней точке резисторов будет 1/3 напряжения питания мотора, на средней точки мотора тоже будет 1/3, вот только в какой момент(какие моменты) времени и сколько раз? Эти моменты пересечения 1/3 напряжения питания и нужно зесечь компаратором. И возможно в такой момент времени и нужно перекоммутировать обмотки в следующее состояние?
Теперь вопрос: имеет ли эта идея место быть, или вышенаписанное - полная чушь? Помогите подтвердить или опровергнуть это. Если написаное верно, помогите понять, как будет вести себя средняя точка обмоток мотора. Спасибо заранее.

[TRO]

Чувствую что вместо всех этих электронных граблей, в плане определения точного местоположения ротора, проще добавить  энкодер, хотя бы выковырянный с того же струйного принтера, и первоначально синхонизировать его по холлам. В итоге будет кошернейщий синус. У принтерного энкодера около 1800 рисок, но давайте за отправную точку возьмем дешевый энкодер на 100 рисок за 2.5уе, получим 400 отсчетов на оборот, при 25 полюсах получим 16 отсчетов на полупериод, а это в 5 раз лучше чем 3 отсчета датчиков холла, для транспортного применения за глаза. С принтерным же диском там вообще больше сотни отсчетов за пол периода. Я такой вариант собираюсь себе на привод шпинделя токарного станка делать из МК.

[i]

В который раз убеждаюсь, что микроконтроллеры в десятки раз снижает сложность схемы, и в сотни - ее наладку.
Единственное место, где требуется "рассыпуха" это там, где необходима мгновенная (в наносекундах) реакция на воздействие.

[plog90]

Наткнулся на статью про автомобильные генераторы. Там приводится интересная картинка формы фазных напряжений, и в частности гармоническая составляющая:

Нужно сказать что третья гармоника вырежена достаточно отчетливо для обнаружения, простой компаратор типа LM393 вполне справится с этой задачей.
Теперь немного рассуждений. В идеале переключение обмотор должно происходить в точках 1, 3, 5, и.т.д, но на точку 3 приходится вершина синусоиды 3-й гармоники, что весьма сложно детектировать. Придется обойтись или точкой 2, или точкой 4. Проще всего обнаружить точку 2, поскольку ее пересечения произойдет в первую очередь и не придется пропускать импульс с компаратора. Проблема в том, что пересечение точки 2 будет происходить на 5 градусов раньше чем нужно. К чему это может привести? Ну, думаю что коммутация каждой обмотке станет немного меньше, чуть чуть упадет прирост мощности, чуть чуть увельчится угол опережения, короче не существенно.
Теперь как это должно работать:
1) Активны 2 обмотки, Измеряем противо-эдс на свободной и ждем пересечения среднеи точки(точка 1). Пересечение произошло -> п2.
2) Активируется третья обмотка, средняя точка смещается на уровень 1/3 напряжения питания, работаем уже 3-й гармоникой и ждем пересечения точки 2. Пересечение произошло -> п3.
3) Отключается первая обмотка, далее как в пункте 1.
4) Снова включается обмотка, активны 3 обмотки, но только средняя точка уже мещается вверх до 2/3 напряжения питания, алгоритм повторяется.
Прошу высказать  ваше мнение об этом.

[atatas]

Есть идея попробовать отслеживать третью гармонику.

Интересная идея! Я такого еще не видел. В принципе примерно понятно, что вы делаете. Нашел такую картинку

а) - это обычная 6 шаговая коммутация, в) - чистый синус, б) - это то, что вы пытаетесь сделать - 12 шаговая аппроксимация синуса. Надо сказать, выглядит куда лучше чем 6 шаговая.

Проблема в том, что пересечение точки 2 будет происходить на 5 градусов раньше чем нужно. К чему это может привести? Ну, думаю что коммутация каждой обмотке станет немного меньше, чуть чуть упадет прирост мощности, чуть чуть увельчится угол опережения, короче не существенно.

Так это же наоборот хорошо. Это немного растянет 12 шаговую синусоиду у вершин и сузит по бокам, что еще приблизит ее к синусу, а индуктивность обмоток сгладит ее еще больше, и в результате будет почти чистый синус .
Я все же не пойму, как вы собираетесь отделять третью гармонику и первую, они же вроде вместе идут ?