Предварительное преобразование напряжения в контроллере BLDC

[mr.Dream]

[user]mr.Dream[/user], частоты чего? вот в чем вопрос.=) Ну а читать или не читать ваше дело.

От частоты вообще в данном случае - несущей ШИМ. А если быть конкретным, от скорости изменения напряжения в обмотках. Если поверх обмотки на одном зубе намотать вторичку и измерить на ней ЭДС осцилографом, то она будет пытаться повторить переменную составляющую напряжения в "основной" обмотке, а не тока. При достаточно высокой (мегагерц, скажем) пульсаций тока может совсем не быть (ими можно пренебречь), а вот напряжение на импровизированной "вторичке" будет летать на полную амплитуду, за исключением индуктивности рассеяния (последовательно) и того, что уже успелось утилизироваться в тепло КЗ витка (параллельно).

[on4ip]

Ждем циферок они все на место расставят.

[i]

..Если поверх обмотки на одном зубе намотать вторичку и измерить на ней ЭДС осцилографом, то она будет пытаться повторить переменную составляющую напряжения в "основной" обмотке, а не тока. ..

Это проявляет себя межобмоточноя емкость.

Насчет потерь.
Недавно снимал ток потребление холостого хода ферритового (3С95) планарного трансформатора (ER32).
Первичка: 1 виток
Вторичка: 15 витков
(обмотки выполнены на плате)
Снимал зависимость потерь от dead time и частоты:


По оси Y ток потребления (мА), по Х dead time в наносекундах, частота фиксированная 51кГц.



По оси Y ток потребления (мА), по Х частота в килогерцах, dt =200ns

[Выкл.]

[user]on4ip[/user], ну если в статье написано, что при увеличении частоты упадут потери в железе, то я даже читать такое не буду

   Браво, брависсимо!

Вставлю свои полкопейки: существенно важно для статора или ротора из наборного железа - набор должен быть из электротехнического железа для частот на которых и работают электродвигатели с ШИМ управлением, с минимально малой толщиной пластины, из которых набирается статор или ротор; значительно снижаются потери от вихревых токов. Кроме того, свежевырубленную пластину, после снятия заусенцев, необходимо отжигать в безкислородной среде для снятия механических напряжений в пластине, которые ухудшают свойства электротехнической стали. Одна из сторон вырубленной пластины должна быть покрыта лаком или оксидной плёнкой, для изоляции пластин друг от друга после сборки в пакет.
  В последнее время технология изготовления магнитопровода из наборного железа повсеместно не исполняется. 
  И ещё: прямоугольный импульс ШИМ генератора состоит из низкочастотных составляющих - пологая, верхняя часть импульса и высокочастотных составляющих - фронт и спад импульса ШИМ генератора, которые и нагревают сердечники статора или якоря.

[on4ip]

А что значит браво и брависсисо в контексте статьи? Вы с ней ознакомились? А середечник будет грется если тока не будет?  Например я включу модуляцию и уйду покурить двигатель не сгорит?

[Linkov1959]

Контроллер дробит ток ШИМом со всеми вытекающими потерями не от хорошей жизни:
1. Народ использует ручку газа вместо кнопки пуска.
2. Народ не хочет крутить педали на горках.
3. Народ  использует источники напряжения вместо источников тока.

[mr.Dream]

А что значит браво и брависсисо в контексте статьи? Вы с ней ознакомились? А середечник будет грется если тока не будет?  Например я включу модуляцию и уйду покурить двигатель не сгорит?

Какого именно тока? В железе за счет индуктивной связи с обмоткой или реактивного тока в самой обмотке?
В первом случае он греет железо, во втором - только медь обмотки. Но в реале мы имеем комплекс и того и другого. Это как нагрев магнитопровода трансформатора.
Давайте рассмотрим двигатель, как трансформатор с зазором? Вторичной его обмоткой будем считать железо.
Ми подает некоторое напряжение на обмотку, в ней начинает нарастать ток, а с ним - магнитное поле. От скорости изменения магнитного поля зависит ЭДС во вторичной обмотке. Выходит, частота вообще не влияет на наведенную ЭДС во вторичной обмотке? Получается, пока железо не насытилось, нагрев будет один и тот же?
Ладно, едем дальше. Напряжение с обмотки мы убираем, индуктивность пытается сохранить ток, ЭДС меняет знак, так как ток начинает падать по экспоненте, разряжаясь на сопротивление обмотки и опозитного диода/ключа. А значит во вторичной обмотке мы имеет такую же по амплитуде ЭДС при меандре, меньшую при меньшем % ШИМ и наоборот. И максимальной она будет при блзком к 100% заполнении, как в обратноходовике При выходе ШИМ на 100% эти потери резко отпадают, как рудимент. И при синусе они отсутствуют в большей степени, при блочном переключении - только в моменты комутации, а не еще несколько сотен раз за период. Я просто заметил лично, что:
- при выходе контроллера на 100% режим заметно падает расход.
- при питании ШИМом с малым % для создания идентичного момента нужно гораздо больше тратить драгоценных ватт*часов, чем питалы бы просто низким напряжением.

[mr.Dream]

Контроллер дробит ток ШИМом со всеми вытекающими потерями не от хорошей жизни:
1. Народ использует ручку газа вместо кнопки пуска.
2. Народ не хочет крутить педали на горках.
3. Народ  использует источники напряжения вместо источников тока.

1. Ручка газа тоже ШИМом управляет, а ключам и двигателю вообще по фигу, кто инициировал уменьшение коэфициента заполнения - ненажатая до конца ручка газа или усиленный сигнал шунта )
2. У меня их нету. Да и зачем они на 3кВт моторе? Чтобы экономить 5-10% энергии?
3. А где их взять то? Источников тока в природе не существует. Это создан руками человека прибор, стабилизирующий ток в цепи, а сам питается от напряжения

[TRO]

...
- при питании ШИМом с малым % для создания идентичного момента нужно гораздо больше тратить драгоценных ватт*часов, чем питалы бы просто низким напряжением.

На кривых то блочных контроллерах где вместо синхронного выпрямления частью нагрузки являются диоды, оно ине мудрено. К примеру ШИМ 20% при батарее 50в, это значит что в упрощенном варианте напряжение противоЭДС равно 20% напряжения батареи минус падение на фетах и диодах, минус падение на сопротивлении обмотки. И что в этом случает от 20% останется (от 10 то вольт)? Можете сами посмотреть, что на фетовых диодах аж до 2 вольт падает на полной нагрузке, при этом они открыты 80% времени. От оставшихся 8 вольт отъедят ключи, провода, контакты, обмотки (померяйте комплексные сопротивления и ужаснитесь).

Ко всему, часть съедает (еще на накачке в 20% период) сопротивление батареи и конденсаторов (а там тоже не так мало, келли не зря батареи конденсаторов в свои контроллеры лепит, я бы даже сказал что при малой скважности там существенная часть потерь). Возьмите тот же канадский симулятор, и он покажет при повышении напряжения батареи и снижении кратно ШИМ, заметно худший КПД. А потом проведите тот же эксперимент нивелировав сопротивления контроллера и батареи, и вы выйдите ноздря в ноздрю.

И это еще не все.on4ip пытается сказать что железо греют пульсации тока, а не фронты напряжения ШИМ как тут некоторые думают. И основные пульсации и потери идут не столько от ШИМ (хотя че отрицать, они есть), сколько от кривого блочного управления. И если бы имея синусное управление мы бы имели ровные потери от коммутационной частоты (электрические обороты), то при блочном управлении там такие глубокие гармоники горбятся, что мама не горюй, и острее они именно на малой скважности ШИМ.

[mr.Dream]

От пульсации тока, но не от частоты, как я предполагаю, следуя своим предыдущим постам, зависят потери. Но они будут все время, пока будет модуляция. И не важно, синус она описывает, или линию. Об этом мы тут не спорим, синус лучше хотя бы потому, что максимальный ток на верхушке синуса, а не по его краям, когда эффективность выше. А ще можно синус в квадрате, тогда еще эффективней, но массогабаритные свойства теряются А еще можно очень большое количество полюсов использовать, и не думать о форме сигнала. Трехфазник - он просто оптимальный по числу фаз и плохой эффективности. Коллекторник с сотней полюсов эффективней трехфазника по электроматнитному использованию, но имеет коммутационное звено, сильно ограничивающее его по току и оборотам. Вообще я мечтал для своего ТС о сириеснике с гибридным (ПМ+ЭМ) возбуждением, но редкостное и недешевое удовольствие. Зато нету разноса и дополнительное увеличение момента при загрузке двигла + сравнительно небольшие потери на возбуждение, чем только от ЭМ,
Ладно, вернемся к нашим баранам. Отбросим огибающую модуляции. А возмем именно работу этой самой ШИМ в качестве понижайки, используя индуктивность двигателя. На примере коллекторника. Где будут меньше потери? При питании 100-вольтового двигателя от 20В с максимальным моментом на валу, или же от 100В посредством ШИМ, да так, чтобы момент и скорость вращения была такой же, то есть выходная мощность. Думаю, польза будет на стороне источника постоянного тока. Осталось выяснить. насколько "полезней", и "стот ли свеч этот геморрой"?

[Выкл.]

От пульсации тока, но не от частоты, как я предполагаю, следуя своим предыдущим постам, зависят потери. Но они будут все время, пока будет модуляция. И не важно, синус она описывает, или линию. Об этом мы тут не спорим, синус лучше хотя бы потому, что максимальный ток на верхушке синуса, а не по его краям, когда эффективность выше. А ще можно синус в квадрате, тогда еще эффективней, но массогабаритные свойства теряются А еще можно очень большое количество полюсов использовать, и не думать о форме сигнала. Трехфазник - он просто оптимальный по числу фаз и плохой эффективности.

Потому и появились в электротранспорте "синусники", в них существенно снижены потери от ВЧ -составляющих при импульсном питании двигателя - от ШИМ_генератора.

А что значит браво и брависсисо в контексте статьи? Вы с ней ознакомились? А середечник будет грется если тока не будет?  Например я включу модуляцию и уйду покурить двигатель не сгорит?

  1. Сам того не ожидая, допустил двусмысленность, неоднозначность - потери в железе растут с увеличением частоты на обмотке возбуждения.
  2. Нет тока - нет работы в системе обмотка возбуждения - магнитопровод (или без).
  3. Без модуляции: ток в обмотке постоянный - двиг. сгорит несомненно, если это двигатель для работы с переменным током (при соизмеримых уровнях напряжений). 

[on4ip]

Модуляция может быть а тока может при этом и не быть.
Так все таки потери в железе растут от частоты основной гармоники и ее производных или от частоты шим?

[Выкл.]

Модуляция может быть а тока может при этом и не быть.
Так все таки потери в железе растут от частоты основной гармоники и ее производных или от частоты шим?

  Надо ставить не вопрос, а восклицательный знак. А кому предназначен этот вопрос? 
    Нет тока - зачем модуляция? Именно наличие тока (в проводнике или в магнитопроводе) определяет - есть ли нагрузка на источник напряжения!

[on4ip]

Провел сейчас эксперимент.
Двигатель нагрузка пропеллер, режим работы регулятор скорости.
2 частоты ШИМ 25 и 15 кгц.
Получились такие графики


Салатовый разница между мощностью на 15 кгц и 25 кгц.

[mr.Dream]

[user]on4ip[/user], знать бы, что эти графики означают? А то не понятно, в каких попугаях измерение проводили.  Какой из параметров был констатнтой?
только вот 15 и 25 кгц не отличаются особо. А вот 15кГц и постоянка - другое дело.

[on4ip]

Ну так на рисунке вроде видно что обороты одни и те же, так как это вентилятор то мощность одна и та же для оборотов, различия только в частоте модуляции. Ну и питание одно и тоже и прошивка одна и та же. Ну мощность измерю в ваттах а вы? В попугаях?Мощность активная. А что вы с постоянкой то делать будите? Я наверно идею не уловил просто.

[Выкл.]

Провел сейчас эксперимент.
Двигатель нагрузка пропеллер, режим работы регулятор скорости.
2 частоты ШИМ 25 и 15 кгц.
Получились такие графики


Салатовый разница между мощностью на 15 кгц и 25 кгц.

    Чёт мутно как-то - без попугая никак. Откуда взялся салат (а ведь, действительно, салат) из двух, фактически, одинаковых кривых? Подарки в студию! 

[on4ip]

Хм,это разница 2х мощностей.
Единственно что изменилось частота шим, даже полосв пропускания регуляторов таже.
Для меня картинка ожидаема, только один вопрос где конкретно потери изменились, может просто потери инвертора упали.  Могу сделать еще га 5 или 8 кгц, там пульсация должно быть высокой. Индуктивность двигателя 19мкгн.