BLDC am Netzteil, Simulation von Solar und desssen MPP

Hallo, ich lese in verschiedenen Anleitungen,

..." diesen Bl-Regler nicht an einem Netzteil als Spannungsquelle betreiben" , welchen tech. Hintergrund hat das genau ?

- Ich möchte an der Eingangsseite eines Reglers verschiedene Messungen bei unterschiedlichen Eingangsspannungen durchführen,
dazu möchte ich ein regelbares Labornetzteil verwenden, um Spannungen zwischen 6-12 V an einen für 3S gelisteten Regler
bereitzustellen.

Klar ist schon, dass ich den Regler nicht mit Maximalleistung dauerquäle, also die Temperatur und elektrische Maximalwerte werden schon
im Auge behalten. Gibt es weitere elektrische Gründe, die ich nicht bedacht habe ?
Ripple Spannung, Welligkeit ... oder was auch immer ?

Danke und gruss, Rudi.


*** Themenüberschrift von >Warum BL ESC nicht an Netzteil betreiben ?< in >BLDC am Netzteil, Simulation von Solar und desssen MPP< abgeändert ***

Hallo Rudi,

rein elektrotechnisch gibt es keinen weiteren Grund, als die thermische Belastung im Dauerbetrieb, weil die Regler dafür nicht ausgelegt werden. Es kann höchstens sein das sich dein Labornetzteil beschwert, weil der Motor ggf. Strom in das Netzteil schiebt, wenn die Luftschraube den Motor am drehen hält obwohl du Gas weg genommen hast. Das ist meist nicht viel aber viele Labornetzteile machen bei dem kleinsten Rückstrom dicht. Kaputt gehen sollte das Netzteil aber nicht, nur den Ausgang abschalten.

Gruß

Alex

Könnte es sein, dass der stark pulsierende Strom das Netzteil stört?

Moin Alex,
das träfe nur zu wenn du z.B. eine Antriebskombi der "65A Klasse" an einem typischen 25A NT betreiben
willst und meinst ... ich gebe ja nur mal eben Teillast bzw. nicht Vollgas!

Das ist eben falsch gedacht, weil die Teillast-Impulsströme von einem Brushlessantrieb in ihren Spitzen
sogar bis zu 1/3 höher ausfallen als der reine Volllasstrom! Nun kannst dir ja vorstellen, was dann das NT
und der Regler macht, bei so einer Konstellation und "nur mal eben" probieren!

Anders ist, wenn du ein 80A NT hättest und diese 65A Kombi daran betreiben möchtest - das funktioniert
völlig problemlos - sofern - du einen Entkoppelkondensator dazwischen schaltest der den LiXx-Akku
quasi simuliert! Ich nutze dafür einen 22.000µF/60V auf meinem Motoren Messstand und das völlig
problemlos seit Jahren und mit den unterschiedlichsten Kombis!

Hallo Gerd,

ich ging von einem Stromgeregelten Labornetzteil aus. Und ich habe da seit Jahren nur ein Problem, wenn der Antrieb rekuperriert, dann macht das Netzteil dicht, wegen dem Rückstrom und der resultierenden Spannungsüberhöhung am Ausgang. Mag aber auch daran liegen das ich meine Regler selber entwickle und baue.

Aber das die frei erhältliche Regler so schlecht abgeblockt sind kann ich fast nicht glauben. OT: Wenn du ein Scopebild vom Strom hast würde mich das sehr interessieren.

Gruß

Alex

Danke für die Antworten bisher.

Das Netzteil gibt es noch nicht,
es soll eines werden, bei dem man Strom/Spannung einstellen kann,
Leistungsdaten 0-30V, / 0-20A.

Mein Anforderung an die Messapparatur wäre wie folgt : Strom auf 5A begrenzt,
Netzteil auf 10V eingestellt, Regler/Motor/Prop dran, die bisherige Einheit gönnt sich bei 7.8V etwa 3.4 A.

Dann kommt der Arduino aus dem "Solar-Flugzeug Thread" dazwischen, der die Stellung des Gashebels analysiert,
die Antriebsspannung misst und dahin gehend die Drehzahl des Motors über PWM Ausgabe an den Steller vornimmt.
Dabei wird dann die Eingangsspannung erstmal in Bereichen zwischen 6 und 12 V rauf und runtergedreht.

Das Szenario "Abschalten mit Propeller dreht nach" wird, so geplant, in diesen Messzyklen nur selten vorkommen.

Kann ich das durch "stärkste" Propellerbremse reglerseitig entschärfen ?

tecnologic schrieb:

Hallo Gerd,
ich ging von einem Stromgeregelten Labornetzteil aus. Und ich habe da seit Jahren nur ein Problem, wenn der Antrieb rekuperriert, dann macht das Netzteil dicht, wegen dem Rückstrom und der resultierenden Spannungsüberhöhung am Ausgang. Mag aber auch daran liegen das ich meine Regler selber entwickle und baue.
Aber das die frei erhältliche Regler so schlecht abgeblockt sind kann ich fast nicht glauben. OT: Wenn du ein Scopebild vom Strom hast würde mich das sehr interessieren.
Gruß Alex

Zum Vergrößern anklicken....

... ja gerne Alex,
jetzt zwar leicht OT aber bei Interesse sind dazu Messungen von mir enthalten:
http://www.sinusleistungssteller.de/P02.pdf ... habe aber noch so einige dazu auf der HD.

Gerd Giese schrieb:

... ja gerne Alex,
jetzt zwar leicht OT aber bei Interesse sind dazu Messungen von mir enthalten:
http://www.sinusleistungssteller.de/P02.pdf ... habe aber noch so einige dazu auf der HD.

Zum Vergrößern anklicken....

OT: Super Danke, bestätigt mich nur Blockkommutierung stellt eine Vergewaltigung des Motors dar und anscheinend auch der Spannungsquelle...

Stellt sich die Frage: Rudi was willst du mit der Speisung aus dem Labornetzteil erreichen?

Gruß

Alex

Ich brauche eine variable Eingangsspannungsquelle,

um folgenden Regelkette auf ihre Funktionaliät zu prüfen.


Quelle => Regler => Motor
.......|........^
.......|........| gibt anderes PWM Signal an Regler raus
Arduino
misst über Spannungsteiler die Spannung und liest PWM aus <= Empfänger ein
Vergleicht Vin mit PWM-in und ändert dahin gehend PWM-out

Wird die Regelung eines "MPPT", als Spannungsquelle später Solarzellen.
Bricht deren Spannung ein und der Gasknüppel steht zu hoch, wird der Motor solange runtergeregelt,
bis die EIngangsspannung wieder am optimalen Leistungspunkt angekommen ist.
Fällt sie gar zu tief, wird der Motor abgeschaltet, bis sie wieder hochgenug ist.

gruss

edit: ASCII Art ist doof ..

tecnologic schrieb:

OT: Super Danke, bestätigt mich nur Blockkommutierung stellt eine Vergewaltigung des Motors dar und anscheinend auch der Spannungsquelle...

Zum Vergrößern anklicken....

Hi Alex,

<OT ON> so pauschal würde ich das nicht sagen.
Es gibt durchaus auch Motore, die über Ihren Aufbau für Blockkommutierung optimiert sind.
Das kann man feststellen, wenn man den Motor mech. antreibt und den Spannungsverlauf zwischen den Phasen via Oscilloscope anschaut.
Erhält man dann z.B. statt einem Sinus einen trapezodialen Spannungsverlauf ist dieser Motor z.B. für eine Sinuskommutierung völlig ungeeignet.

Desgleichen kann ich mir Motoren mit hoher Polzahl und hohen Drehzahlen anschauen.
Hier ist dann (durch die Motorinduktivität) meist ein sinusförmiger Stromverlauf zu messen, obwohl hier eine Blockkommutierung vorliegt.
<OT OFF>

Hallo Rudi

Problem bei manchen Netzteilen ist auch die Rückspeisung (EMK Bremse, aktiver Freilauf), einige Netzteile reagieren mit massivem Spannungsanstieg. Bei den kleinen Strömen, kann es nicht schaden eine Diode mit reinzuhängen.

Ich simuliere auch Solarzellen am Netzteil, so einfach ist es leider nicht.
Die Solarzellen sind sehr hochohmig und stellen quasi eine Diode da.
Die Spannung muss mit Stromzunahme erst steigen, dann mit weiterer Stromzunahme wieder fallen.
Ich hänge zum testen und programmieren immer eine alte Solarfäche ins südliche Terassenfenster, und hock mit einem Klpptisch und Notebook davor. Einen ollen Motor am Winkel, Prop jeh nach Wetter, bei Wolkenhalt einen sehr kleinen. Alternativ ein Halogenbirnchen mit Bürstenregler, mach weniger Krach.
Wirklich optimieren geht so kaum, da die Regeldynamik der Knackpunkt ist, nicht die Funktion, es ist ein Tanz auf Messers Schneide zwischen max. Dynamik und Schwingneigung der Regelung, mitunter hatte ich die anfänglich gar durch einen zweiten Kanal vom Sender her geregelt, da es im Flug beim anstechen teilweise angefangen hatte zu schwingen.


_________
BTW wird an der Blockkommutierung kein unserer Motor vergewaltigt, es gibt Beispiele aus der Manntragenden Zunft wo Blockkommutierung an Ausenläufern Wirkungsgrade von 98% erreichen. Optimierungsraum dürfte also max. 2% Verluste sein, von denen der Bärenanteil Eisen, Kupfer und Reibungsverluste ausmachen wird.
Der Grund, wir haben berreits einen sinusförmigen Strom, da unsere Back-EMK sinusförmig ist.

Gegenteilige Messungen bestätigen lediglich, das das Magnetsystem des Motors nicht sauber berrechnet wurde. (ähnl. der Stern Dreieck messung, ergibt Stern einen höheren Wirkungrad bei selbiger Drehzahl, ist der Motor a-symetrisch, z.b. Magneten nicht sauber platziert, Wickel-Zählfehler u.s.w.).

edit, ops mit Kai überschnippelt

Hallo Zusammen,

Jetzt wird das Bild klarer. Wenn ihr MPP Tracking betreibt, solltet ihr ggf. den Strom des Motors unterlagert regeln. Macht jeder SolarWR auch. Bedeutet. Der Arduino Regelt den DC Strom den der Regler auf nimmt. Und der Stromsollwert kommt aus dem MPP Tracking. So sollte die Schwingneigung des Systems geringer sein. Außerdem solltet ihr beachten das der Strom für eine Regelung mit 50Hz (Wegen der PPM des Empfängereingangs) einen 5Hz Tiefpassfilter benötigt. Hintergrund ist, dass elektrische System Aus Regler und Motorwicklung kann ganz grob als 2 PT1 Glieder in Reihe betrachtet werden. Die Motorwicklung hat bei einem normalen BLDC eine Zeitkonstante im Bereich von 1-2ms und der BLDC-Steller dürfte ebenfalls noch mal 1-2ms benötigen bis er die Motorspannung angepasst hat. Macht in 1. Näherung gute 4ms Zeitkonstante für das System. Das kann man mit 20ms (50Hz) Abtastrate nicht regeln! Also den Stromwert mit einem Tiefpassfilter zusätzlich verlangsamen so das ihr in den bereich von 200ms Zeitkonstante kommt. Dann ist das zu regelnde System 10mal langsamer als die Abtastung und es gelten wieder die einfachen Gleichungen für den PI-Regler. Man könnte das System mit einem DeadBeat-Regler oder einem Smith-Prediktor noch schneller bekommen, aber das führt erstmal zu weit.

Andere Variante wäre, ihr nehmt einen Kopter-BLDC-Steller mit 500Hz PPM Eingang dann wäre die Regelung schnell genug. Das sollte eine Arduino auch noch hinbekommen. Wie schnell läuft der MPPT?

Holger Lambertus schrieb:

Der Grund, wir haben berreits einen sinusförmigen Strom, da unsere Back-EMK sinusförmig ist.

Zum Vergrößern anklicken....

@ Holger: Der Satz macht mich dann schon wieder stutzig. Bei Sinusförmiger EMK fährt der Regler mit Blockkommutierung ca. 15% Ripplestrom auf den Phasen. Den merkt man auf Garantie in der Effizienz.
Außerdem sind mir bisher keine Modellbau BLDC untergekommen die von der Magnetgeometrie sauber auf trapezförmige EMK optimiert waren. Das ist einfach zu Teuer.

Gruß

Alex

Doppell-Prost, sorry...

Hi Alex

Wir fliegen in den Solarmodellen keine klassisches MPPT, sondern rein nach Spannung gesteuert über Teillast vom Arduino.
derzeit regel ich mit 8khz, 490Hz übergabe-PWM zur SimonK Software, dss funzt recht gut.
8kHz macht bei 490Hz macht zwar wenig Sinn, aber bremsen irgendwie auch nicht... ;-)

Die Auswertung eines MPPT war zu langsam, da bei den typischen Regelalogos ein vorher nachher Vergleich stattfindet (P und U), so das man dem Antrieb Zeit geben muss, das "neue" vor der Folgemessung erst umzusetzen. Mehr als 4-5 Regelungen / sekunde habe ich nicht hinbekommen, ansonsten gab es ständig Fehlinterpretationen, und das Modell lag dabei noch auf dem Tisch, im flug ändert sich die Last ja noch zusätzlich durch die Fluglage. Eine weitere Löung in diese Richtung habe ich nicht gefunden.

Nach diesem Diagramm hatte ich das programmiert:
(quelle https://hackaday.io/project/4613-arduino-mppt-solar-charge-controller)

Holger Lambertus schrieb:

Nach diesem Diagramm hatte ich das programmiert

Zum Vergrößern anklicken....

Fehlt in dem Algorithmus nicht das "D", wenn man sich einen klassischen PID-Regler vorstellt?

Hallo Ron
irgenwie schon, aber um reglerabsteller durch "plötzlichen spannungseinbruch" zu verhindern, regeln wir ca. 5mal so schnell runter als hoch mit festwerten.

solarspannung höher als referenzspannung pwm +1
solarspannung niedriger als referenzspannung pwm -5

referenzspannung wird vom sender vorgegeben

hier ein klassischer mppt maximizer, wie er noch heute in den solar modellautowettbewerbe eingesetzt wird (bürste), ist, wenn ich das richtig sehe, auch nur spannungsgeregelt, wie unsere arduinos

On new Topic :

Wie werden die Spannung und der Strom gemessen? Kennst du die Erweiterung des MPPT? Siehe hier https://de.mathworks.com/discovery/mppt-algorithm.html das zweite Struktogramm.

Mit 8kHz zur rechnen und mit 500Hz zu stellen macht wenig Sinn, schadet aber auch erstmal nicht, Wenn ihr die gemessen Istwerte auf 50Hz oder so filtert.

Filter: https://de.wikipedia.org/wiki/PT1-Glied Abschnitt: "Zeitdiskretes PT1-Glied"

Gruß

Alex