Ciego conduciendo un motor de CC sin escobillas BLDC

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Estoy pensando en hacer un controlador BLDC con una MCU, y he estado leyendo a través de la guía de la atmósfera AVR444 que describe el diseño y el software necesarios para un controlador controlado por temporización back-emf sin sensores.

Estoy ampliando mi comprensión del tema. La aplicación que estoy viendo es para un quadcopter RC, por lo que el nivel de precisión de velocidad no es crítico, siempre que el empuje general pueda variar con una respuesta bastante rápida. La carga tampoco va a variar mucho. El motor será trifásico (devanados Y), alrededor de 5-10 V, < 10A imagino.

Entiendo el concepto de back-emf en los bobinados flotantes para sincronizar la rotación del campo eléctrico. Sin embargo, mi entendimiento también es que el par experimentado en el rotor es proporcional a la diferencia en la rotación entre el campo eléctrico y el campo del rotor permanente. Por lo tanto, el rotor generalmente se queda un poco atrasado, lo que provoca que el par lo obligue a intentar alcanzarlo.

La nota de la aplicación AVR444 diseña el software para conducir el motor a ciegas (usando un tiempo fijo) para comenzar, y acelerarlo hasta un punto y luego dejar que el software de control de back-emf tome el control. Esto tiene mucho sentido para mí, pero lo que me interesa es la limitación de conducir el motor a ciegas.

Mientras no haya una gran diferencia entre la velocidad de rotación del rotor y la velocidad de rotación del campo eléctrico, el par acelerará el rotor y lo forzará a coincidir con el campo eléctrico. Dado que el campo eléctrico está controlado por el software, ¿cuál sería el problema con la conducción ciega del campo eléctrico y suponer que el rotor se mantiene al día? Me imagino que es probable que se produzcan rotaciones de vez en cuando, pero a velocidades razonablemente altas (1000 a 5000 rpm) y con cierto grado de inercia, ¿seguramente esto será un promedio? Si la velocidad varía en, digamos, 100 rpm de un lado a otro, no estoy demasiado preocupado.

Utilizando un voltaje fijo para el motor y una frecuencia de rotación fija, espero que la corriente en los devanados varíe con la cantidad de par de torsión necesaria para que el rotor se ajuste al ritmo de la rotación eléctrica. Un limitador de corriente en la fuente de alimentación podría detener cualquier cosa demasiado loca.

¿Pensamientos? Me doy cuenta de que el método preferido es usar back-emf en un bucle de control, pero estoy buscando una idea de cuáles serían las limitaciones de no usar un bucle de control y manejar ciegamente un motor BLDC.

EDITAR: Además de ser un interesante punto de investigación, también tiene un uso práctico. Conducir a ciegas los motores BLDC es una tarea bastante trivial, que podría realizar una sola MCU de control. El diseño actual que estoy viendo requiere de MCU pequeñas y separadas para ejecutar bucles de control ajustados por motor. En un diseño con 4 motores (posiblemente más), es la diferencia entre 1 y 5 MCU en la placa.

    
pregunta Oliver

2 respuestas

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Manejar una persiana de motor es una mala idea por varias razones:

  1. Es ineficiente. La forma más eficiente de hacer funcionar el motor es que el campo mágico esté 90 ° por delante del rotor. Dicho de otra manera, el par de torsión en el rotor es el producto cruzado del campo magnético impulsor y la orientación magnética del rotor.

    Con la retroalimentación de posición, el campo magnético puede mantenerse cerca del ángulo óptimo, lo que significa que la corriente va a empujar realmente el motor en lugar de mantenerlo en su lugar. Dicho de otra manera, la amplitud es justo lo que necesita para mantener el motor girando a la velocidad deseada en la configuración de par máximo. Cuando no sabes dónde está el rotor, terminas sobrepasando el motor.

    Otra forma de ver esto es que el campo de conducción tiene un componente seno y coseno. Digamos que el coseno es la parte 90 ° delante del rotor y la parte sinusoidal es donde está el rotor actualmente. Se puede considerar cualquier ángulo de fase como una mezcla diferente de los componentes seno y coseno. Sin embargo, solo el componente coseno mueve el motor. El componente sinusoidal solo provoca calentamiento y representa el desperdicio de energía.

  2. Una vez que pierdes el bloqueo, el juego termina. Con un accionamiento fijo, el ángulo de desplazamiento solo estará un poco por delante del rotor con un par bajo. A medida que aumenta la velocidad (y la tensión efectiva del variador disminuye automáticamente debido al EMF posterior) o aumenta la carga, el variador fijo obtendrá hasta 90 ° por delante del rotor.

    Sin embargo, en este punto, está justo en el borde y cualquier cambio causará menos torque. Si la carga en el motor aumenta, el rotor se atrasará más de 90 °, lo que causa menos par, lo que hace que se atrase aún más. Durante el próximo 1/4 de giro del deslizamiento, el par de avance disminuirá a cero. Luego, durante la siguiente 1/2 vuelta después de eso, el par motor impulsa realmente el rotor hacia atrás.

    En este punto estás totalmente jodido. Recuerde que se metió en esta situación en primer lugar porque el par motor no podía mantenerse a la altura de la carga, y acaba de experimentar un impulso negativo neto en los últimos 3/4 de vuelta. Si la carga se retira repentinamente y si tiene mucha suerte, el rotor podría acelerar para sincronizarse con la unidad en el próximo ciclo de 1/4, pero ciertamente no si alguna condición causó el problema en primer lugar. sigue presente.

    Una vez que el rotor se desincroniza, el torque neto sobre cualquier rotación es 0. El producto de dos ondas sinusoidales de diferente frecuencia siempre promedia a 0 independientemente del ángulo de fase entre ellas.

respondido por el Olin Lathrop
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por lo que el nivel de precisión de la velocidad no es crítico, siempre y cuando el total   el empuje puede variar con una respuesta bastante rápida

no es realmente como funciona, solo busca en Google cómo las nuevas escs para los cuadricópteros van más allá del servo pwm estándar por razones de velocidad y precisión.

En segundo lugar, el "inicio ciego" tiene el único propósito de hacer que el rotor se mueva, al azar pero en movimiento, de modo que su posición inicial pueda ser determinada por la parte trasera que induce

Tenga en cuenta que los BLDC son motores sincronizados, el "deslizamiento" no tiene un lugar importante aquí. Se pueden encontrar excelentes recursos para aprender la teoría matemática pero fundamental de una manera "humana" en los foros de "esfera sin fin" :-)

    
respondido por el Caterpillaraoz

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