Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Min. Schaltfrequenz eines BLDC bei max.25km/h


von Fabian L. (fabls)


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Hallo liebe Forum-Mitglieder,

habe eine für mich schwere Frage, vermutlich für euch eine ganz simple.

Bin gerade dabei eine B6-Schaltung mittels FET's zu realisieren und 
dabei ist mir aufgefallen, dass die Eingangskapazitäten der FET's seeehr 
variieren.

Deswegen wollte ich nachfragen, wie ich es am besten ausrechnen könnte 
welche maximale Schaltfrequenz jeder Transisitor ausüben muss, wenn 
diese max. 25km/h schnell fahren soll. (BLDC 250W für ein Pedelec)


Danke im Vorraus


Gruß Fabian

: Verschoben durch Admin
von Harald (Gast)


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Hallo Fabian,

hast Du schon einmal die Einheiten von "Frequenz" und "Geschwindigkeit" 
verglichen?
Klingelts?

von Fabian L. (fabls)


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Danke für deine Antwort,

also
          25km/h * 3,6 = 90m/s

sind das dann 90Hz?? Hmmm ... stehe leider auf dem Schlauch!


Harald schrieb:
> Hallo Fabian,
>
> hast Du schon einmal die Einheiten von "Frequenz" und "Geschwindigkeit"
> verglichen?
> Klingelts?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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So wird das nichts. Falls du jetzt nicht die PWM Frequenz meinst, 
sondern wenigstens schon die Frequenz der Kommutierung, dann brauchst 
du:
* Umfang (für die pfiffigen unter uns reicht auch der Radius) des 
angetriebenen Rades
* Polzahl des verwendeten Motors

Die PWM Frequenz übrigens ist vollkommen unabhängig davon und sollte so 
gewählt werden, das die Verluste in den Endstufen klein bleiben (so 
niedrig wie möglich) und so hoch, das der Motor nicht lästig vor sich 
hin piept.

von Walter S. (avatar)


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Matthias Sch. schrieb:
> * Umfang (für die pfiffigen unter uns reicht auch der Radius) des
> angetriebenen Rades
> * Polzahl des verwendeten Motors
* und die Übersetzung

aber ohne dir zu nahe treten zu wollen Fabian:
 du hast dir zuviel vorgenommen, fang mit kleineren Brötchen an

von Fabian L. (fabls)


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Der Umfang des Rades beträgt 2,2m , jedoch kann ich nichts zu der 
Polzahl sagen, da es ein Motor von Panasonic ist und die geben leider 
kein Datenblatt her.


PS. an WALTER: Solche dummen Schlaumeier-Sprüche kannst du gerne für 
dich behalten, denn wenn du wirklich ach so klug WÄRST, hättest du es 
nicht nötig andere Menschen als dumm darstellen zu lassen...


Matthias Sch. schrieb:
> So wird das nichts. Falls du jetzt nicht die PWM Frequenz meinst,
> sondern wenigstens schon die Frequenz der Kommutierung, dann brauchst
> du:
> * Umfang (für die pfiffigen unter uns reicht auch der Radius) des
> angetriebenen Rades
> * Polzahl des verwendeten Motors
>
> Die PWM Frequenz übrigens ist vollkommen unabhängig davon und sollte so
> gewählt werden, das die Verluste in den Endstufen klein bleiben (so
> niedrig wie möglich) und so hoch, das der Motor nicht lästig vor sich
> hin piept.

von schnelllllll (Gast)


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Fabian L. schrieb:
> Danke für deine Antwort,
> also
>           25km/h * 3,6 = 90m/s
> sind das dann 90Hz?? Hmmm ... stehe leider auf dem Schlauch!

Haha,

so ne Möff hätte ich gerne gehabt, die bei 25km/h 90m/s schafft....
Noch mal drüber nachdenken!

von ich (Gast)


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> hättest du es
> nicht nötig andere Menschen als dumm darstellen zu lassen...

Das macht Walther nicht. Das machst du schon ausreichend selbst.

von Walter S. (avatar)


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Fabian L. schrieb:
> Der Umfang des Rades beträgt 2,2m , jedoch kann ich nichts zu der
> Polzahl sagen, da es ein Motor von Panasonic ist und die geben leider
> kein Datenblatt her.
dann ist das ein Tretlagermotor und du brauchst wie schon sagte neben 
der Polzahl auch die Übersetzung

>
>
> PS. an WALTER: Solche dummen Schlaumeier-Sprüche kannst du gerne für
> dich behalten, denn wenn du wirklich ach so klug WÄRST, hättest du es
> nicht nötig andere Menschen als dumm darstellen zu lassen...
ich habe dich nicht als dumm bezeichnet, aber aus deiner Frage erkenne 
ich dass dir das nötige Wissen fehlt, das ist was anderes.
Deshalb mein Tipp erst Mal mit kleineren Projekten anzufangen

von MaWin (Gast)


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> stehe leider auf dem Schlauch!

Eher auf der Untersetzung des Getriebes.

Ausserdem ist wohl mit einem Impuls pro Polwiederholung kein brauchbares 
Fortkommen, du wirst wohl eher den Strom sinusförmig regeln müssen, und 
für den dazu notweendigen Stromschaltregler (chopper) eine drastisch 
höhere Schaltfrequenz brauchen als die Sinuswelle lang ist, schliesslich 
musst du aus der für den brushless controller notwendigen Messung der 
Gegen-EMK auch noch diese Schaltfrequenz rausfiltern (es sei denn, dein 
Motor hat Hallsensoren) und das geht um so besser, je weiter beide 
Frequenzen voneinander entfernt sind, unter 100kHz Schaltfrequenz würde 
ich also gar nicht erst anfangen.

Ich denke, das Projekt ist für dich zu hoch, überlasse es den Chinesen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Walter S. schrieb:
>> * Umfang (für die pfiffigen unter uns reicht auch der Radius) des
>> angetriebenen Rades
>> * Polzahl des verwendeten Motors
> * und die Übersetzung

Ich bin von Direktantrieb ausgegangen. Ich habe hier keine solchen 
kleinen BLDCs, aber unsere 1,5kW haben 32 Pole und die grösseren 4kW 40 
Pole.
Ist aber relativ leicht rauszufinden. Dreh das Rad mit bekannter 
Geschwindigkeit und messe die Frequenz an einem Phasenanschluss des 
Motors.
Wenn ihr das zu zweit macht, reicht es auch, genau eine Umdrehung zu 
drehen, der andere zählt die Wellenberge oder -täler am Oszi.

von Thorsten (Gast)


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25km/h = ~ 7m/s und keine 90m/s

von Walter S. (avatar)


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MaWin schrieb:
> es sei denn, dein
> Motor hat Hallsensoren

ist bei den meisten Pedelecs so wegen des besseren Anfahrverhaltens,
wobei der Panasonic ja schon was antikes ist

von Fabian L. (fabls)


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Ja das stimmt, sorry habe statt geteilt mal gerechnet!

Ja der Motor besitzt 3 Hall-Sensoren und mit der Originalelektronik 
läuft der Motor über PWM und nicht über Sinunswellen.


Thorsten schrieb:
> 25km/h = ~ 7m/s und keine 90m/s

von Walter S. (avatar)


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Fabian L. schrieb:
> mit der Originalelektronik
> läuft der Motor über PWM und nicht über Sinunswellen.

das widerspricht sich aber nicht, mit PWM macht man sowohl 
Blockkommutierung als auch Sinuskommutierung

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fabian L. schrieb:
> Ja der Motor besitzt 3 Hall-Sensoren und mit der Originalelektronik
> läuft der Motor über PWM und nicht über Sinunswellen.

Sinusansteuerung ist natürlich laufruhiger und spart auch noch Energie. 
Beide Ansteuerarten benutzen übrigens PWM - die Blockkommutierung nur 
zur Regelung des Motors, die Sinusansteuerung zusätzlich zur 
Sinusmodulation. Schau dir mal die Application Note AVR447 bei Atmel an, 
eine Ansteuerung für genau deine Art von Motor mit kombinierter Block- 
und Sinusansteuerung.

von Busbauer (Gast)


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Sorry aber Walter scheint recht zu haben, dir fehlt physikalisches 
Basiswissen. Elektrotechnisch sieht es nicht sooo schlecht aus.

Schau aber mal was der Chinamann so anbietet:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__3731__TURNIGY_Basic_25A_v3_1_Speed_Controller.html
12.67€ + 3€ Versand = 15,67€

Ich würds einfach mal kaufen und testen, dir werden bei deinen Versuchen 
so viele Endstufen abrauchen da kannst du 5 von kaufen.

von MaWin (Gast)


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> dir fehlt physikalisches Basiswissen

Dir auch.

> Schau aber mal was der Chinamann so anbietet

Taugen nur für ohne Last anlaufende Propeller, sind
unbrauchbar für hallsensorkommutierte Pedelec-Motoren.

von Fabian L. (fabls)


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Matthias Sch. schrieb:
> Fabian L. schrieb:
>> Ja der Motor besitzt 3 Hall-Sensoren und mit der Originalelektronik
>> läuft der Motor über PWM und nicht über Sinunswellen.
>
> Sinusansteuerung ist natürlich laufruhiger und spart auch noch Energie.
> Beide Ansteuerarten benutzen übrigens PWM - die Blockkommutierung nur
> zur Regelung des Motors, die Sinusansteuerung zusätzlich zur
> Sinusmodulation. Schau dir mal die Application Note AVR447 bei Atmel an,
> eine Ansteuerung für genau deine Art von Motor mit kombinierter Block-
> und Sinusansteuerung.

Danke erst mal für die Antworten... Ja das physikalische Wissen fehlt 
mir echt ein bisschen, deswegen haben ich hier nachgefragt!

Ich wollte eigt nur Wissen mit welcher Frequenz so in etwa die FET's 
ansteuern muss, da es relativ wichtig ist für die Auswahl der FET'S, 
denn bei <RDSon bekommt man dementsprechend auch >Ciss 
(Eingangskapazität). Ich würde am liebsten einen FET mit kleinen RDSon 
nehmen um mir die Kühlung zu sparen.

von Stefan (Gast)


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Ziel ist es, die Verlustleistung zu minieren. Je geringer die 
Eingangskapazität und je geringer der Widerstand der Transistoren ist, 
um so besser. An dieser Stelle wirst Du wohl einen Kompromiss eingehen 
müssen, denn den optimalen Transistor gibt es nicht.

Je geringer die Schalt-Frequenz ist, umso geringer sind die Verluste. 
Also ist die Spannende Frage, wie weit kann man "nach unten" gehen?

So aus dem Bauch heraus würde ich sagen, dass mehrere Impulse pro 
Umdrehung nötig sind. Schätze das 10 Impulse pro Umdrehung in jedem Fall 
passen.

Nun die Frage der Frage: Wieviele Umdrehungen macht der Motor bei der 
maximal vorgesehenen Geschwindigkeit.

Ein Direktantrieb kann es nicht sein (1 Motor Umdrehung pro 
Radumdrehung). Alle mir bekannten Elektromotoren arbeiten bei mehreren 
hundert bis zehntausend Umdrehungen pro Minute. Da muss ein Getriebe mit 
drin sein.

von Klaus (Gast)


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Stefan schrieb:
> Ein Direktantrieb kann es nicht sein (1 Motor Umdrehung pro
> Radumdrehung). Alle mir bekannten Elektromotoren arbeiten bei mehreren
> hundert bis zehntausend Umdrehungen pro Minute. Da muss ein Getriebe mit
> drin sein.

Bei Pedelecs und Elektromofas sind Direktantriebe mit BLDC Motoren 
üblich.

MfG Klaus

von Paul H. (powl)


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Fabian L. schrieb:
> PS. an WALTER: Solche dummen Schlaumeier-Sprüche kannst du gerne für
> dich behalten, denn wenn du wirklich ach so klug WÄRST, hättest du es
> nicht nötig andere Menschen als dumm darstellen zu lassen...

kommt ganz schön arrogant rüber von dir.. oder kindisch, suchs dir aus. 
er hat dich in keinster weise als dumm dargestellt, das war auch kein 
schlaumeierspruch. er hat sich auch nicht als besonders neunmalklug 
ausgegeben. die einfachheit deiner hier dargestellten probleme deuten 
jedoch stark darauf hin, dass du im weiteren projektverlauf noch mit 
wesentlich schwierigerem zu kämpfen haben wirst. das wollte er dir nur 
vermitteln, ist zwar schroff und auf den ersten blick wenig hilfreich 
aber prinzipiell nicht böse gemeint. und weiß mittlerweile, dass mir so 
ein gutgemeinter ratschlag oftmals mehr geholfen hätte als hoffnunslose 
erklärungsversuche für projekte, die dann letzendlich doch im sand 
verliefen weil sie mir ne nummer zu hoch warn.

also hör auf hier leute anzupöbeln die dir generell nur helfen wollen.

von Stefan (Gast)


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Falls so ein Motor gemeint ist:

http://www.pedelecforum.de/forum/imgcache/7473.png

Den kann man bestimmt nicht einfach über PWM "von außen" ansteuern, da 
ist ja eine Elektronik drin.

von Fabian L. (fabls)


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Hallo Stefan,

nein es ist nicht so ein Motor. Ich habe den Motor komplett zerlegt und 
ist "keinerlei" Elektronik drin.

Stefan schrieb:
> Falls so ein Motor gemeint ist:
>
> http://www.pedelecforum.de/forum/imgcache/7473.png
>
> Den kann man bestimmt nicht einfach über PWM "von außen" ansteuern, da
> ist ja eine Elektronik drin.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fabian L. schrieb:
> nein es ist nicht so ein Motor. Ich habe den Motor komplett zerlegt und
> ist "keinerlei" Elektronik drin.

Dann machs doch nicht so spannend und zeig uns mal ein Foto. Dann 
kriegen wir vllt. sogar die Zahl der Pole raus.
Die eigentliche Kommutierung wird selbst für die schnarchlangsamsten FET 
auf diesem Planeten kein Problem darstellen. Du musst aber die PWM 
benutzen, damit du den Motor in der Leistung regeln kannst (AVR447 hast 
du ja mittlerweile gelesen). Die Preisfrage ist eben, wie hoch bzw. wie 
niedrig darf die PWM Frequenz sein, das der Motor nicht pfeift und auch 
nicht anfängt zu scheppern. Ein einfacher ATMega 88 wie bei AVR447 
benutzt, macht maximal ca. 18 kHz PWM Frequenz oder eben tiefer. Meine 
Erfahrung ist, das alles zwischen ca. 1 kHz und 14 kHz unangenehm 
pfeifen kann.

von Walter S. (avatar)


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Ich empfehle ein typischen chinesischen Controller wie z.B. den KU63 zu 
kaufen. Den kannst Du mit einer Spannung steuern und er kümmert sich 
dann drum dass sich der Motor dreht.
Da hast du noch genügend Bastelpotential um diese Steuerspannung nach 
deinen Wünschen zu gestalten. Beim Selbstbau eines BLDC Controllers 
wirst du deutlich mehr FETs verheizen als so ein Controller kostet und 
hast hinterher nicht Mal einen besseren Controller.
Das Konzept bei einem Tretlagermotor die Geschwindigkeitsbegrenzung über 
eine Drehzahlbegrenzung zu machen ist sowieso etwas fragwürdig wenn 
danach  noch ein Getriebe kommt, dann ist es nämlich nur eine 
Trittfrequenzbegrenzung die man sich nicht wirklich wünscht.
So was gibt es nur bei einem ALDI-Rad um sich den Geschwindigkeitssenor 
zu sparen.

von Fabian L. (fabls)


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Ich habe einen Frontnabenmotor mit einem Planetengetriebe mit einer 
Übersetzung von ü=14.
Matthias kommt schon ganz nah, an das was ich wirklich brauche.

Um die Schaltfrequenz zu erhalten bin ich folgendermaßen vorangegangen:

w = v/r = (25km/h / 3,6) / 0,35m = 19,84 rad/s

--> n = w/(2*PI)= 3,16 Umdrehungen/s = 3Hz ???? (bei einer 
Geschwindigkeit von 25km/h oder 7m/s)

--> ü=14 --> nMotor = ü*n = 14*3,16 = 44,24 Umdrehungen/s = 44Hz


Ist so meine überlegung richtig oder habe ich wieder mal einen 
Denkfehler?

Ich weis definitiv das es im kHz Bereich sein muss, jedoch weis ich 
nicht warum ich nur im Hz Bereich bin

von Busbauer (Gast)


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Schaltfrequenz != Kommutierungsfrequenz

Du hast die Kommutierungsfrequenz berechnet(ka ob die richtig ist, hab 
ich nicht nachgerechnet). Die Schaltfrequenz liegt deutlich höher bei 
20-25kHz und dient dazu den Strom zu regeln. Denn der Strom ist 
Drehzahlabhängig, und bei Langsamfahrt würde mehr Strom fließen, als 
nötig bzw. möglich.

von Fabian L. (fabls)


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JAAAA ganz genau ich habe die Kommutierungsfrequenz berechnet :) und ich 
möchte gerne die Schaltfrequenz so PI mal Daumen berechnen, damit ich 
einen Richtwert habe...


Busbauer schrieb:
> Schaltfrequenz != Kommutierungsfrequenz
>
> Du hast die Kommutierungsfrequenz berechnet(ka ob die richtig ist, hab
> ich nicht nachgerechnet). Die Schaltfrequenz liegt deutlich höher bei
> 20-25kHz und dient dazu den Strom zu regeln. Denn der Strom ist
> Drehzahlabhängig, und bei Langsamfahrt würde mehr Strom fließen, als
> nötig bzw. möglich.

von Nicolas S. (Gast)


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Fabian L. schrieb:
> Ich habe den Motor komplett zerlegt

Wobei es dann wirklich interessant wird, um welchen Motor es sich 
handelt. Es gibt genügend Motoren, die ein vorübergehendes Zerlegen mit 
einer dauerhaften massiven Verschlechterung des Motormoments quittieren.

Viele Grüße
Nicolas

von PittyJ (Gast)


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In der ganzen Zeit des Schreibens hätte man einfach mal trainieren 
können.
Dann gehen 25km/h auch ohne Motor.

von Fabian L. (fabls)


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Die Kommutierungsfrequenz richtet sich dann nach der aktuellen 
Rotordrehzahl (die von der Spannung abhängig ist). Wird der 
Brushlessmotor bei konstanter Spannung belastet, so nimmt automatisch 
die Kommutierungsfrequenz mit der einbrechenden Drehzahl ab, damit immer 
das korrekte Winkelverhältnis von Stromvektor und Flußvektor wie beim 
Bürstenmotor (90° für maximales Drehmoment) eingehalten wird.


Wie kann ich es mit der Schaltfrequenz erklären?? Da fehlt mir gerade 
das Wissen

von Matthias L. (Gast)


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>Die PWM Frequenz übrigens ist vollkommen unabhängig davon und sollte so
>gewählt werden, das die Verluste in den Endstufen klein bleiben (so
>niedrig wie möglich) und so hoch, das der Motor nicht lästig vor sich
>hin piept.


Das ist so nicht korrekt. Die PWM-Frequenz wird nicht so gewählt, das es 
wenig piept, sondern anhand der Ankerzeitkonstante (L/R) des 
anzusteuernden Motors.

Liegt die Frequenz (viel) zu hoch, so benötigst du ein sehr grossen 
DutyCycle, damit der Motor überhaupt anläuft.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Matthias Lipinsky schrieb:
> sondern anhand der Ankerzeitkonstante (L/R) des
> anzusteuernden Motors.

Ich denke mal, die wird er nicht herausbekommen. Also hilft doch nur 
ausprobieren und am besten die Strom- bzw. Spannungsverläufe an den 
Phasenausgängen zu oszillografieren bei verschiedenen PWM Frequenzen. Je 
weniger da nachschwingt, um so besser und verlustärmer.

Matthias Lipinsky schrieb:
> Liegt die Frequenz (viel) zu hoch, so benötigst du ein sehr grossen
> DutyCycle, damit der Motor überhaupt anläuft.

Und die Endstufen fangen an zu kochen.

von Fabian L. (fabls)


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Busbauer schrieb:
> Schaltfrequenz != Kommutierungsfrequenz
>
> Du hast die Kommutierungsfrequenz berechnet(ka ob die richtig ist, hab
> ich nicht nachgerechnet). Die Schaltfrequenz liegt deutlich höher bei
> 20-25kHz und dient dazu den Strom zu regeln. Denn der Strom ist
> Drehzahlabhängig, und bei Langsamfahrt würde mehr Strom fließen, als
> nötig bzw. möglich.


Kann mir netterweise jemand von euch erklären, wie ich die 
Schaltfrequenz bekommen kann bzw. erklären was die Schaltfrequenz ist?

Die Kommutierungsfrequenz ist mir klar geworden, doch leider verstehe 
ich das mít der Schaltfrequenz nicht so ganz, da diese im kHz-Bereich 
liegt.


LG

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Um die Leistung eines BLDC Motors zu regeln, wird mehr oder weniger 
Strom durch die drei Phasen des Motors geschickt. Im einfachsten Fall 
(nämlich der Blockkommutierung) geschieht die Weiterschaltung der Phasen 
durch die Hallgeneratoren. Jede der 6 möglichen Sensorzustände sorgt 
durch den BLDC Kontroller dafür, das die Spulen so bestromt werden, das 
der Motor sich in die richtige Richtung dreht.
Wie schnell das geht (die Kraft der Spulen<->Magnetanziehung = 
Drehmoment) wird durch die Stärke des Magnetfeldes in der bestromten 
Spule bestimmt. Je grösser der Strom, desto grösser das Magnetfeld. 
(Jungs, ich vereinfache ein bisschen, aber ihr versteht das sicher)
Dieser Strom wird durch die Endstufen des BLDC Kontrollers geliefert. Da 
eine lineare Regelung der Endstufen enorme Verluste in den 
Endtransistoren erzeugen würde, die ja dann die nicht an die Spulen 
gelieferte Leistung in Wärme umwandeln würden wie ein Klasse A oder B 
Audioverstärker, wird das heutzutage immer mit Pulsbreitenmodulation 
gelöst. Ein schmaler Puls in einer Spule erzeugt im Mittel ein schwaches 
Magnetfeld und ein breiter Puls ein stärkeres.

Diese Pulsbreitenregelung regelt am Ende die Geschwindigkeit des Motors. 
Je breiter die Pulse sind, desto schneller möchte der Rotor die nächste 
Stelle des Stators anfahren, dann geben die Hallsensoren eine neue 
Stellung vor und der Rotor dreht wieder weiter usf.

Das funktoniert so mit normaler Blockkommutierung und auch mit 
Sinusmodulation. Bei der Sinusmodulation wird zusätzlich der Bewegung 
des Rotors Rechnung getragen, indem das Eintauchen der Spule in das 
Magnetfeld des Permanentmagneten proportional per PWM (als 
'Sinusmodulation) angepasst wird (steigender Strom), ebenso das 
Verlassen des Magnetfeldes (sinkender Strom).
Bitte lies doch mal das PDF zur AVR447 Application Note. Da wird das 
ganze mit Bildern und Schemata erklärt.

Ein BLDC Kontroller für einen Motor mit Sensoren ist also kein 
Frequenzumrichter. Die Sensoren melden dem Kontroller die Stellung des 
Motors und dieser schaltet die entsprechende Kombination von Endstufen 
ein. Die Endstufen liefern eine PWM, deren mittlerer Strom bestimmt, wie 
schnell der Rotor dreht.

So, jetzt zur Frequenz: Der Motor hat ja Spulen. Spulen sind 
Induktivitäten und reagieren auf angelegten Wechselstrom (und PWM ist ja 
nichts anderes) nicht wie ein idealer ohmscher Widerstand, sondern bauen 
ein Magnetfeld auf. Das geht erstens nicht unendlich schnell und 
zweitens bricht beim Abschalten des Stromes das Magnetfeld wieder 
zusammen. Da sich ändernde Magnetfelder in Spulen wieder Strom erzeugen, 
wird in der Spule eine 'Gegen-EMK' genannte Erscheinung induziert.
Treibt man die PWM Frequenz hoch, wird der Scheinwiderstand der Spule 
hoch und das Magnetfeld wid nur noch abgeschwächt aufgebaut (nebenbei 
steigen die Umschaltverluste in der Endstufe). Ist die PWM Frequenz 
niedrig, arbeitet die Spule besser.

von Fabian L. (fabls)


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Vielen vielen Dank Matthias, durch deinen sehr guten Beitrag, hast du 
mich echt weitergebracht!! Also wie ich es also verstanden habe, geben 
wir den Spulen im kHz-Bereich eine PWM um die Verluste zu minimieren.
Die Kommutierungsfrequenz, die bei mir in etwa 45Hz liegt, ist nur dafür 
da, wann welche Spule den Strom/PWM erhält oder?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Fabian L. schrieb:
> Die Kommutierungsfrequenz, die bei mir in etwa 45Hz liegt, ist nur dafür
> da, wann welche Spule den Strom/PWM erhält oder?

Bei 45 Hz liegt sie ja nur, wenn du volle Geschwindigkeit hast. 
Eigentlich brauchst du dich um die Kommutierung nicht zu kümmern, wenn 
Sensoren und Kontroller richtig angeschlossen sind, die Kommutierung ist 
dann zwangsweise gekoppelt mit den 6 Sensorzuständen.
Die AVR447 legt diese Sequenz einfach in einer Tabelle fest. Hier mal 
ein Beispiel von einem BLDC:
1
/*! \brief Block commutation port direction masks, forward driving.
2
 *
3
 *  This array contains port direction masks for block commutation
4
 *  when running in the forward direction.
5
 *  PORTB , PORTD
6
 */
7
PROGMEM uint8_t blockCommutationTableForward[16] =
8
{
9
  0,                          0,      // illegal value
10
  (1 << WH),                 (1 << UL),                 // UL, WH
11
  (1 << VL),                 (1 << UH),                 // VL, UH
12
  ((1 << WH) | (1 << VL)),  0x00,                       // VL, WH
13
  (1 << VH),                 (1 << WL),                 // WL, VH
14
  (1 << VH),                 (1 << UL),                 // UL, VH
15
  0x00,                      ((1 << UH) | (1 << WL)),   // WL, UH
16
  0,                          0      // illegal value
17
};
Zustand 000 und Zustand 111 kommen nie vor.
Die Geschwindigkeitsregelung des Motors geschieht ausschliesslich durch 
die PWM Pulsbreite. Bei PWM = 0 fliesst also gar kein Strom durch die 
Spulen = Motor steht. Bei PWM = Max hast du dann die volle Kraft.

Fabian L. schrieb:
> Also wie ich es also verstanden habe, geben
> wir den Spulen im kHz-Bereich eine PWM um die Verluste zu minimieren.

Die Verluste minimiert man dadurch, das die PWM Frequenz so gewählt 
wird, das die Spulen optimal arbeiten und das die Endstufen so gering 
wie mögliche Umschaltverluste haben. Im Normalfall bedeutet das, das die 
PWM Frequnz so niedrig wie möglich angesetzt wird. Allerdings kann man 
das Spiel nicht beliebig weitertreiben, vor allem bei Sinusmodulation, 
da dann pro Kommutierungssektor immer weniger Modulationszyklen benutzt 
werden können, die Modulation wird 'gröber' und der Effekt der weichen 
Ansteuerung verschwindet. Die PWM Frequenz ist also ein Kompromiss 
zwischen Umschaltverlusten und Modulationsgenauigkeit. Die Induktivität 
der Spulen ist eben auch noch ein Faktor. Überschwingen in den 
Schaltvorgängen z.B. erzeugen Verluste. Und das o.a. Piepsen kann lästig 
sein und bei grösseren BLDCs sehr stören.

von Fabian L. (fabls)


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Super vielen Dank Matthias!

von Rolf S. (miromac)


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Matthias Sch. schrieb:
> Und das o.a. Piepsen kann lästig
> sein

@  Fabian
Falls dich ein monotones Piepsen oder Pfeifen stören sollte,
kannst du die PWM-Frequenz ja auch modulieren
und während der Fahrt dann deine Lieblingsmelodien hören.
:-)

von Busbauer (Gast)


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Rolf Schneider schrieb:
> Falls dich ein monotones Piepsen oder Pfeifen stören sollte,
> kannst du die PWM-Frequenz ja auch modulieren
> und während der Fahrt dann deine Lieblingsmelodien hören.

Aber die ersten Töne von "Alle meine Entchen" hatte ich schon mal auf 
einer Festplatte wiedergegeben, ein paar Funktionen die das ganze 
vereinfachen und schon steht ein neues Projekt an... MP3 Motor-Treiber

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