Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Elst
Inlägg: 63
Blev medlem: 25 april 2018, 12:57:09

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av Elst »

Alla förslag på digitalt styrbara DC/DC lösningar emottages tacksamt men bestämt. Jag skall bl.a. prova den krets jag nämnde tidigare bl.a. med arvids förslag.
Elst
Inlägg: 63
Blev medlem: 25 april 2018, 12:57:09

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av Elst »

SeniorLemuren skrev: Så rent praktiskt ändrar man inte varvtalet med PWM utan en samverkan av högre eller lägre spänning till motorn och ändrad kommutering. Att använda PWM-styrning som uttryck för varvtalsstyrningen tycker jag är lite missvisande. Eftersom det i princip är kommuteringshastigheten i samverkan med hallgivarna som bestämmer varvtalet. :)
Du kan i grundutförandet betrakta en borstlös dc-motor som en vanlig dc-motor, fast där kommuteringen sker elektroniskt. Ungefär som en bensinmotor med elektronisk tändning. Grundprincipen är kvar, rörliga dåliga mekaniska delar ersatta med bättre fungerande + en del nya options. Men i stort samma.

Men eftersom du har möjlighet att tweaka saker och ting här beroende på ström, spänning, varvtal och allt mellan himmel och jord, så har naturligtvis en a la carte meny utvecklats med saker du kan göra ovanpå denna grundfunktion för att optimera i olika riktningar. Jag har dock inte så väldigt bra koll på allt som är möjligt här. I mitt projekt är detta inte aktuellt men om man bygger en hoj eller bil eller något kan det vara intressant att optimera utanför grundfunktionen.
SeniorLemuren skrev:Vill man öka hastigheten på en borstlös motor så fungerar det väl i princip på samma sätt som när man ökar varvtalet på en stegmotor. D.v.s man måste öka varvtalet (kommuteringen) i en takt så att den hinner med utan att tappa sina poler.
En borstlös motor är ingen stegmotor även om skillnaden tycks sublim. En stegmotor har verkliga definierade digitala steg, mekaniskt/magnetiskt, men det har inte riktigt en borstlös motor. Man kanske kan säga att en borstlös motor är en analog stegmotor. Jag vet inte om den jämförelsen är vettig iofs. Kom gärna med andra förslag.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av danei »

Jo, en ”borstlös dcmotor” är en permanentmagnetiserad synkronmaskin, de har fasta steg på samma sätt som en stegmotor. Det går att driva dem på liknade sätt som stegmotorer utan återkoppling. Men då måste man ju ligga på betryggande avstånd från momentgränsen, driver man dem med hallgivarna som styrning kan man ligga på momentgränsen kontinuerligt.
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26106
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Aabenraa, Danmark

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av Icecap »

Nu är det kanske så att jag jobbar med andra µC men den jag jobbar med (och definitivt andra också) har styrning just för detta scenario.

Alltså 3 (eller fler) PWM-kanaler som kan sammanlänkas (inkl. var deras half-bridge styrning) samt en hjälp i styrningen av dessa.

Då är det "bara" att mata ström på och då styra duty-cycle till den effekt man vill ha ut.

För jag förstår att din styrning inte styr hastigheten, bara rotationen. Jag anser att styrning på styrning visar att man inte helt är med på hur det ska fungera och att hoppa ett steg upp för att man inte styr pulserna rätt känns konstigt, allt finns ju.
SeniorLemuren
Inlägg: 7779
Blev medlem: 26 maj 2009, 12:20:37
Ort: Kristinehamn

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av SeniorLemuren »

danei skrev:driver man dem med hallgivarna som styrning kan man ligga på momentgränsen kontinuerligt.
Tackar. Precis vad jag tidigare var inne på. :)
Elst
Inlägg: 63
Blev medlem: 25 april 2018, 12:57:09

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av Elst »

@Icecap
Jag inser att trådens topic kanske inte är superoptimalt. Kanske någon moderator kan ändra det till något bättre. Det handlar inte här om själva regulatorn utan bara om elektroniken för att öka och minska hastigheten på en borstlös motor.

Absolut varvtal åstadkommer jag med någon form av regulator (PID) tänkte jag mig. Men det ligger lite längre fram. Först vill jag få elektroniken att fungera.

För att hastighetsreglera absolut tänker jag mig alltså att jag mäter hastigheten med hallgivaren och beroende på hur hastigheten förhåller sig till det jag önskar, så ökar eller minskar jag duty-cycle, men eftersom redan hjul och batteri väger 6-7 kilo blir det troligtvis en PID-regulator. Det kommer finnas closed loop på flera nivåer här, viktigare än hastighet är nämligen sträcka. Så hallgivaren blir min kompis både för kommutering, hastighetsmätning och sträcka.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av danei »

Det äv väl bara att lägga ett tak på frekvensen ut till motorn.
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av arvidb »

Bara den del av statorfältet som är vinkelrätt mot rotorfältet uträttar något arbete. I en borstad DC-motor ser kommutatorn till att fälten ligger vinkelrätt, med en BLDC-motor får man såklart sköta kommuteringen själv så att fälten blir vinkelräta. Detta gör man genom att ta reda på rotorns position med t.ex. hallsensorer. Valet av kommutation har inget med motorns varvtal att göra (i princip; vid högre varvtal och mer avancerade styrningar som FOC/vektorstyrning så gissar jag att man ligger lite "före" i kommuteringen för att fältet ska hinna byggas upp till rätt tispunkt).

Observera att rotorn och statorn ligger 90° ("magnetiska grader") förskjutna mot varandra, med en repellerande och en attraherande komponent:
BLDC-commutation-Dave-Wilson.png
En BLDC-motor fungerar alltså *inte* som en stegmotor. Som redan sagt så kan man visserligen köra dem "open loop", som en stegmotor, men då blir också verkningsgraden usel. Jag vågar nog säga (hoppas?) att det inte finns några normala BLDC-motorstyrningar som fungerar så.

Så återigen: varvtalet styrs med spänningen. Kommuteringen bara "hänger med". Precis som i en borstad motor.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av arvidb »

danei skrev:Det äv väl bara att lägga ett tak på frekvensen ut till motorn.
Om Elst vill PID-reglera varvtalet på sin DC/DC-förreglerade motorstyrning så får han göra det genom att reglera utspänningen på DC/DC-regulatorn.
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av arvidb »

För övrigt är det därför som motorkonstanten Kv har samma enhet för en borstlös motor som för en borstad: rpm/V.
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av arvidb »

Elst skrev:Stora framsteg tack vare dig arvid!

Du nämnde det magiska ordet gate-resistor.

/.../

Efter att ha lött dit 6 stycken 110 ohms resistanser - allt annat oförändrat - så kan jag numera köra PWM upp till 16 KHz utan någon störning /.../
Kul! Intressant att det funkar med så högt värde på gateresistorerna. Qg är 117 nC (typ) 160 nC (max)... OK så grovt räknat, om du kör med 11 V gatespänning, så har du en stigtid på 160 nC/(11 V/110 Ω) = 1,6 µs. Eller snarare >3,2 µs eftersom spänningen över resistorn kommer att vara lägre förutom precis i början och det säkert finns andra förluster också. Har du testat att belasta motorn nånting? Trissorna blir inte varma?
SeniorLemuren
Inlägg: 7779
Blev medlem: 26 maj 2009, 12:20:37
Ort: Kristinehamn

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av SeniorLemuren »

arvidb skrev:Bara den del av statorfältet som är vinkelrätt mot rotorfältet uträttar något arbete. I en borstad DC-motor ser kommutatorn till att fälten ligger vinkelrätt, med en BLDC-motor får man såklart sköta kommuteringen själv så att fälten blir vinkelräta. Detta gör man genom att ta reda på rotorns position med t.ex. hallsensorer. Valet av kommutation har inget med motorns varvtal att göra (i princip; vid högre varvtal och mer avancerade styrningar som FOC/vektorstyrning så gissar jag att man ligger lite "före" i kommuteringen för att fältet ska hinna byggas upp till rätt tispunkt).

Observera att rotorn och statorn ligger 90° ("magnetiska grader") förskjutna mot varandra, med en repellerande och en attraherande komponent:
BLDC-commutation-Dave-Wilson.png
En BLDC-motor fungerar alltså *inte* som en stegmotor. Som redan sagt så kan man visserligen köra dem "open loop", som en stegmotor, men då blir också verkningsgraden usel. Jag vågar nog säga (hoppas?) att det inte finns några normala BLDC-motorstyrningar som fungerar så.

Så återigen: varvtalet styrs med spänningen. Kommuteringen bara "hänger med". Precis som i en borstad motor.
FOC/vektorstyrning är ju att styra varvtalet med frekvensen, d.v.s. kommuteringen. Eller?
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av arvidb »

FOC/vektorstyrning är att kommutera "steglöst" så att enbart Q-fältet, d.v.s. det fält som är vinkelrätt mot rotorns magnetfält, får ström, och D-fältets ström är noll.

Åtminstone för synkronmotorer; men vitsen är att du kan styra Q-fältet (som ger användbart moment) och D-fältet (som ger statorfält) separat.

Edit: från dokumentet som du länkade: "The most common use of FOC is to maximize the motor’s torque per amp. This is achieved when the stator flux vector is 90 degrees to the rotor flux vector /.../"
Elst
Inlägg: 63
Blev medlem: 25 april 2018, 12:57:09

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av Elst »

arvidb skrev: Kul! Intressant att det funkar med så högt värde på gateresistorerna. Qg är 117 nC (typ) 160 nC (max)... OK så grovt räknat, om du kör med 11 V gatespänning, så har du en stigtid på 160 nC/(11 V/110 Ω) = 1,6 µs. Eller snarare >3,2 µs eftersom spänningen över resistorn kommer att vara lägre förutom precis i början och det säkert finns andra förluster också. Har du testat att belasta motorn nånting? Trissorna blir inte varma?
I min ritning hade jag satt 100 ohm på gaten, ett värde som i sin tur kom från att ha studerat liknande lösningar och förslag ur datablad. Jag hade ingen direkt anledning modifiera just denna detalj. 110 ohm var nu vad jag hade hemma. Tror det funkar med högre värde också, kanske det dubbla. Värmeutveckling känns avlägset. Trissorna sitter på små kylflänsar och de har inte blivit varma när jag belastat motorn (ingen värmeutveckling alls, noll). Men jag har inte provat jättemycket förstås. För att testa detta måste man nog bygga någonting isåfall, det kommer jag nog inte göra (hjulet kommer strax "para sig" med det andra hjulet och då bygger jag i test-syfte en radiostyrd 2-hjuling av det; där framme lär det visa hur saker och ting beter under lite hårdare förhållanden, hjul+batteri väger kanske 7 kilo). Försöker jag nu bromsa den med händerna blir det snabbt en plåga. Om den snurrar fritt och förbrukar 0.25A vid 13V så lyckas jag få upp strömförbrukningen i 1.25-1.50A genom att bromsa ner den med händerna. Så 15 watt verkar räcka för att få mig säga "aj!". (Hjulet är på 250 watt, så 2 stycken dito blir rätt mycket kräm)
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Varvtalsreglera motor ljudlöst (dvs EJ pwm)

Inlägg av danei »

Visst är cykelmotorer och stegmotorer optimerde för helt olika saker. Men det finns tydliga likheter.
Skriv svar