Hallo, Ich möchte einen Brushless DC Motor Controller für Modellbaumotoren entwickeln und möchte diese mittels Field Oriented Control ansteuern. Hierzu möchte ich den LPC1313 nutzen. Zusätzlich soll die Leistungselektronik wie im Wiki unter http://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%C3%BCr_Modellbaumotoren beschrieben aufgebaut werden. Die Back EMF messung brauche ich dann allerdings nicht mehr oder, da ich zwei Ströme von zwei Strängen messe und damit arbeite oder habe ich da was falsch verstanden ? Freundlichen Gruß
Hallo TM, bei der feldorientierten Regelung wird in Abhängigkeit von der Lage der Permanentmagnete der Strom so eingeprägt, dass beide Felder (Permanentmagnet- und Motorstromfeld) während der Drehung möglichst (elektrisch) senkrecht aufeinander stehen; -> max. Drehmoment bei geg. Bestromung der Wicklungen. Zur Lagebestimmung benötigt man Geber oder bei sensorlosen Verfahren z.B. die induzierte Spannung (Back EMF), zur korrekten Stromeinprägung eine mindestens zweisträngige Strommessung samt Regelung. Also: man benötigt beide Informationen, Strangstrommessung und Back EMF. Viele Grüße
Angehängte Dateien:
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Leistungsteil.png
6,1 KB
Alles klar danke also zusammengefasst: - Strom messen in zwei Phasen - Back EMF Den Leistungsteil würde ich wie im Anhang gezeigt auslegen.
Hallo TM, Schaltungsvorschlag mit klassischer Bootstrap-Schaltung ist für kleine bis mittlere Leistungen durchaus OK, dennoch wäre es empfehlenswert, die Werte des Bootstrap-Kondensators und der Gatewiderstände nach einer IR-Application Note (dt04-4.pdf) nochmals zu überprüfen und aus Symmetriegründen auch in die Halbbrücke des Stranges A einen Shunt einzubauen (dessen Spannungsabfall aber nicht zwingend erfasst werden muss). Zudem bin ich persönlich trotz der Problematik der Potentialtrennung eher ein Freund der direkten Strangstrommessung mit Mittelung über eine Abtastperiode, da man beim Messen der Emitter- bzw. Source-Ströme der Halbbrücken mit AD-Wandlung strenge Synchronisation zwischen Stromabtastung und PWM-Pulsung benötigt (siehe z.B. Hinweise in BB3PHCRMSRART.pdf von Motorola/Freescale); aber das ist vermutlich Geschmackssache. Viele Grüße
Bernardo F. schrieb: > Hallo TM, > > Schaltungsvorschlag mit klassischer Bootstrap-Schaltung ist für kleine > bis mittlere Leistungen durchaus OK, dennoch wäre es empfehlenswert, die > Werte des Bootstrap-Kondensators und der Gatewiderstände nach einer > IR-Application Note (dt04-4.pdf) nochmals zu überprüfen und aus > Symmetriegründen auch in die Halbbrücke des Stranges A einen Shunt > einzubauen (dessen Spannungsabfall aber nicht zwingend erfasst werden > muss). > > Zudem bin ich persönlich trotz der Problematik der Potentialtrennung > eher ein Freund der direkten Strangstrommessung mit Mittelung über eine > Abtastperiode, da man beim Messen der Emitter- bzw. Source-Ströme der > Halbbrücken mit AD-Wandlung strenge Synchronisation zwischen > Stromabtastung und PWM-Pulsung benötigt (siehe z.B. Hinweise in > BB3PHCRMSRART.pdf von Motorola/Freescale); aber das ist vermutlich > Geschmackssache. > > Viele Grüße Danke für die Anregungen werde mir die Application Notes mal anschauen. Der Regler soll eigentlich recht klein werden von daher wäre ein weiterer Shunt eher unschön. Gibt es vielleicht eine bessere Möglichkeit die Ströme zu messen? Als Dauerstrom soll ca 12A-16A angedacht sein. Wie genau muss ich die Strommessung überhaupt auslegen hierzu habe ich bisher noch nichts gefunden. Freundlichen Gruß Tobias
Hallo Tobias, der dritte Shunt ist nicht zwingend erforderlich, zwei gehen auch. Die Stromregelung ist leider nicht mehr ganz trivial: Hierzu werden zunächst die beiden gemessenen Strangströme mit Hilfe zweier Transformationen (Clarke- und Park-Transformation) in zwei Komponenten umgerechnet, von denen eine immer in Richtung des rotierenden Magneten zeigt (d-Komponente) und die andere dazu senkrecht ist (q-Komponente). Die Stromkomponente der d-Achse (auch: Längsachse oder direct axis) wird nur bei Feldschwächbetrieb verändert und wird im Normalfall zu Null geregelt, d.h. Stromsollwert gleich Null. Die Stromkomponente der q-Achse (auch: Querachse oder quadrature axis) erzeugt das Feld senkrecht zum Magneten und ist daher für das Drehmoment verantwortlich. In erster Näherung ist dieser Stromanteil proportional zum entwickelten Drehmoment des Motors. Dieser Stromanteil ergibt sich also über eine Stromregelung aus dem Drehmomentsollwert. Man hat damit wieder Verhältnisse ähnlich wie bei einer Gleichstrommaschine, nur dass eben alles noch zusätzlich rotiert. Für beide Stromregler (Längs- als auch Querachse) verwendet man normalerweise getrennte PI-Regler. Die Stromregelkreise sind die schnellsten bei den unterlagerten Antriebsregelkreisen und wurden früher deshalb häufig mit analoger Schaltungstechnik realisiert. Heute sind die Realisierungen zumeist digital, aber mit Abtastraten im kHz-Bereich. Die Auflösung ist besonders bei so kleinen Strömen von untergeordneter Bedeutung, die üblich verbauten 12bit-Wandler reichen also völlig aus. Viele Grüße
Hi Tobias, bzgl. des dritten Shunts schließe ich mich Bernardo an. Ich würde aus Symmetriegründen auch noch einen weiteren Shunt vorsehen auch wenn dort keine Strommessung benötigt wird. Auch für einen Querstromschutz ist dieser zusätzliche Shunt sinnvoll. Wenns dir um den Platz geht kannst Du dir auch noch die Single Shunt Lösung ansehen. Hierbei wird wie der Name schon sagt nur ein Shunt benötigt. Dieser wird dann direkt im Zwischenkreis platziert. Der Nachteil dieser Methode ist aber das man die Ströme relativ aufwendig erfassen muss. D.h. hier kommt es auf sehr genaues Timing der AD Wandlung an. Weiterhin gibt es Bereiche in denen man nur einen Strom messen kann. Hier muss man dann ggf. noch weiter in die Trickkiste packen. Bzgl. der Auslegung der Strommesskreis musst Du dir überlegen welchen Nennstrom Du hast (Achtung Spitzenwerte!). Dann rechnet man noch einen gewissen Aufschlag drauf für Beschleunigungsphasen und ggf. noch eine Reserve. 30% über dem Nennstrom könnte hier z.B. ein Daumenwert sein. D.h. Nennstrom nehmen, Spitzenwert berechnen und dann 30% aufschlagen und Du hast den Messbereich deiner Strommessschaltung. Die Verstärker Schaltung musst Du mit Offset auslegen da Du ja positive und negative Ströme messen willst. D.h. wenn kein Strom fließt misst Du den halben AD Wert. Bei der Filterung musst Du aufpassen dass Du nicht zu stark filterst. Du misst bei der drei Shunt Lösung ja im PWM Raster in der Mitte eines PWM Pulses und die Stromessschaltung muss bis zum Abtasten eingeschwungen sein. Das muss auch noch bei sehr kurzen Pulsen funktionieren. Viele Grüße
http://open-bldc.org/wiki/Open-BLDC Du könntes dir mal das open source projekt anschaun, könnte ein paar Anregungen für dich hervorbringen.
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