¿Manejo sin sensores del motor BLDC trifásico para aplicaciones de cardán?

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Empecé a trabajar en un proyecto de minas, que consiste en implementar la estabilización de un cardán de un solo eje utilizando un microcontrolador genérico (STM32 o Arduino Uno).

El eje del gimbal es impulsado por un motor de CC sin escobillas trifásico (BLDC) sin sensor, mientras que en su eje hay una carga útil genérica provista de una placa IMU (giroscopios de 3 ejes + acelerómetros de 3 ejes), que pueden proporcionar información al microcontrolador sobre las velocidades angulares y las aceleraciones del motor.

El microcontrolador está alimentando un puente inversor (L6234) para impulsar el motor BLDC.

He buscado un poco en Google sobre este tema y existen muchas soluciones para aplicaciones de alta velocidad, pero no tanto para aplicaciones bajas.

Además, lo que realmente no entiendo es sobre el control del motor BLDC, por lo que mis preguntas son:

  1. ¿Puedo usar un control sensorless del motor, detectando la parte posterior EMF? incluso si el motor está girando muy bajo?
  2. ¿Cómo puedo energizar apropiadamente las fases del motor BLDC, desde el estado de reposo, si no tiene sensores?
  3. ¿Puedo usar la IMU para averiguar cómo hacer girar el motor BLDC correctamente sin contra rotaciones (lo que significa que sé cuándo conmutar)?
  4. ¿Cómo puedo mantener el motor parado al alcanzar el punto de ajuste?
  5. ¿Debo implementar un controlador de velocidad o uno de torsión (corriente) para dicha aplicación (conducción sin sensores de motores BLDC a bajas velocidades)?

¿Podrías ayudarme, por favor?

    
pregunta starScream

2 respuestas

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¿Puedo usar un control del motor sin sensores, detectando el EMF trasero incluso si el motor está girando muy bajo?

Técnicamente, sí que puedes. Sin embargo, en la práctica, no es posible / difícil. La razón es que debido a que el voltaje de la emf de back es tan bajo, necesita amplificarlo (circuitos adicionales) o trabajar con datos de baja resolución. Debido a que la resolución es más baja, obtienes un desgarramiento porque resulta difícil identificar el punto exacto del cruce por cero. Además, back emf no puede ser inferior al ruido en su sistema, no lo detectará.

  

¿Cómo puedo energizar apropiadamente las fases del motor BLDC, desde la parada, si no tiene sensor?

Harás una secuencia de arranque en bucle abierto y esperarás que el motor se ponga al día. Continúe con la operación de bucle abierto hasta que se logre una velocidad crítica de emf de retorno.

  

¿Puedo usar la IMU para averiguar cómo hacer girar el motor BLDC correctamente sin contra rotaciones (lo que significa que sé cuándo conmutar)?

IMU generalmente da información sobre las aceleraciones. Entonces, integrarás eso para encontrar las posiciones del rotor. Esta operación tomará algún tiempo y habrá errores de cálculo (obtendría la tracción en los motores BLDC). Diría que este método sería más difícil que el método back-emf. El método IMU es mejor para motores paso a paso. (Motores paso a paso + IMU = buen sistema de cardán)

  

¿Cómo puedo mantener el motor parado al alcanzar el punto de ajuste?

Cambiará los mosfets a una frecuencia constante. El motor se moverá a una velocidad constante. ¿Eso es lo que quieres decir con esta pregunta?

  

¿Debo implementar un controlador de velocidad o uno de par (corriente) para una aplicación de este tipo (conducción sin sensores de motores BLDC a bajas velocidades)?

Los motores

BLDC son ineficientes y difíciles de controlar a bajas velocidades. ¿Por qué no usar un motor paso a paso? Sin embargo, si realmente tiene que usar BLDC, use el método de emf actual y el método backf combinados. Ellos tienen sus beneficios.

    
respondido por el Maximus
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Hay dos métodos viables con respecto al control sin sensores

  1. BackEMF sensing.

Relativamente simple: mida la tensión del terminal durante los períodos en los que no está cambiando. Una solución muy viable una vez que estás por encima de una velocidad mínima

  1. Inyección.

Al inyectar un componente de voltaje de amplitud baja y frecuencia más alta en el estator, se puede medir la corriente asociada con esta inyección. A partir de esto, Ld y Lq pueden derivarse & Mientras se conozca la saliencia del rotor hte, se puede determinar la posición angular. Sin embargo, este método se vuelve menos viable con el aumento de la velocidad del rotor

    
respondido por el JonRB

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