Verbesserung der digitalen Kommutierung an sensorlosen Brushlessmotoren

[lastdownxxl]

Hallo,

das Drehmoment vom Motor beschleunigt den Rotor und die Last. Mehr Trägheitsmoment
vom Propeller bedeutet jetzt eine kleinere Winkelbeschleunigung Alpha des Propellers. Der Hochlauf erfolgt also langsamer.
Bei Anlaufen im Blindflug kann der Rotor daher bei einem zu hohen Trägheitsmoment einem zu schnellen beschleunigen vom Drehfeld durch den ESC nicht folgen, der Motor kommt außer tritt.

Alpha = Drehmoment/Trägheitsmoment

Die mech. Anlaufzeitkonstante Tau vom Hochlauf eines BLDC ist

Tau = R*(Jr+Jl)/(Kt²) [sec]

R... Wicklungswiderstand [Ohm]
Kt = (1/Kv)*(30/pi) [Nm/A]
Kv...[rpm/V]
Jr.. Trägheitsmoment Rotor [kgm²]
Jl.. Trägheitsmoment Last [kgm²]

Regelungstechnisches Ersatzschaltbild eines BLDC-Motors.

Gruss
Micha

 

[Rennsemmel]

Hi !

@Meier111
Ja, nochmal, alle hier wissen, dass Hallsensormotoren das Problem nicht so schnell haben
Ist aber gerade nicht die Aufgabenstellung , bitte genauer lesen - Thema verfehlt.

Es geht mir auch nicht nur um ein Synchronisationsverlust wegen zu hoher Last aus dem Stand, sondern auch aus dem Lauf - kann man ja mit einer hohen Last und falschem Timing schön provozieren.

Das scheint aber dann auch so etwas zu sein wie Micha schreibt - auch wenn es nicht vom absoluten stillstand aus geht - oder liege ich da falsch ?

Also bei "normalem" Syncloss die Last verringern oder langsamer beschleunigen, dass ist ja auch das, was der YGE als Syncloss-protection macht.

Ich vermute mal, dass die Beobachtungen vom @audiosmith dann doch in eine andere richtung gehen, und man da andere Maßnahmen braucht. Er wird für die Messungen ja auch unterschiedliche Propeller verwendet haben.

Bei den kleinen Multikoptermotoren kommt man auch schneller in den bereich des Magnetkreisbedingten synchronisationsverlustes (auch wenn es den lastbedingten da auch gibt)
Deshalb gibts da vermutlich auch die dementsprechenden Optionen, um es feinzutunen..

 

[Rennsemmel]

Hallo !
Habe heute eine Antwort von YGE erhalten - die erste ging um verringerung der rotierenden Massen oder Beschleunigung, als ich dann erwähnt hatte, dass es um ein Sync.Verlust bei hoher Last und dem gleichen Fluss/Amperewindungen geht,
kam der Hinweis, dass das dann vermutlich durch Sättigung des Eisens passiert, und man da eigentlich nur einen Motor mit mehr Eisen oder dünneren Blechen verwenden kann, ansonsten kann man nur noch mit dem Timing spielen..

 

[FamZim]

Hallo

Wenn der Steller kein sinnvolles Magnetfeld erkennen kann nützt auch kein anderes Timing.
Bei meiner Lehrzeit im Prüffeld hatten wir auch Gleichstrommaschinen in Nebenschlußanortnung.
Wenn man dort das Feld abschaltet geht der Ankerstrom in die Höhe und die Drehzahl vervielfacht sich.
Da ist nur das selbst gemachte Ankerquerfeld noch vorhanden, wie schon benannt Quer zum Anker und kein sinnvolles Feld mehr.

Gruß Aloys.

 

[audiosmith]

Hallo !
Habe heute eine Antwort von YGE erhalten - die erste ging um verringerung der rotierenden Massen oder Beschleunigung, als ich dann erwähnt hatte, dass es um ein Sync.Verlust bei hoher Last und dem gleichen Fluss/Amperewindungen geht,
kam der Hinweis, dass das dann vermutlich durch Sättigung des Eisens passiert, und man da eigentlich nur einen Motor mit mehr Eisen oder dünneren Blechen verwenden kann, ansonsten kann man nur noch mit dem Timing spielen..

Na da hast du ja richtig was gerissen, ich hoffe du verstehst jetzt warum es mir peinlich war mich mit dir zusammen bei Heino zu melden.
Solche Gespäche haben wir schon vor 15 Jahren geführt, xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxx gelöscht - NR 1.1! xxxx

 

[Rennsemmel]

Wann wollte ich mich zusammen mit dir melden ? Ich habe dich per PN gefragt, ob du schon YGE kontaktiert hast, damit wir Ihn nicht innerhalb kurzer Zeit das selbe fragen. Da du Ihn nicht dazu ansprechen wolltest, habe ich mich dann bei Ihm gemeldet.

Da du den Sachverhalt ja seit 15 Jahren kennst, wundere ich mich, dass du es in den Jahren nicht geschafft hast, einen Hallregler zu bauen, oder soweit kollegialer zu werden, dass du mit jemandem zusammenarbeitest, der das kann.

 

[Rennsemmel]

Die Frage, die sich mir stellt ist : wenn der Stator schon gesättigt ist oder die Spulen schon so stark wie die Magneten, ist da überhaupt noch was mit vernünftigen Wirkungsgrad zu holen ?..

 

[Rennsemmel]

Hallo !
Hier ein netter kleiner Abriß über sensorlose Vektorsteuerung - Toshiba hat da auch ein paar IC's im angebot -

Vector Engine and Vector control | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation | Europe(EMEA)

Vector control technology is one of the essential technologies for driving a motor efficiently with low power consumption. We explain about the vector engine (VE) that can reduce the software load during vector control.

toshiba.semicon-storage.com

Ich finde, insbesondere die Transformationen sind schön verständlich dargestellt -

VG,
Sebastian

 

[Christian Lucas]

Hi Sebastian,

schön dass Du danach gesucht hast. Die fertigen IC sind verfügbar , war für mich damals auch der Einstieg in die Sensorlosen Steller, die sich dadurch durchgesetzt haben.
Was auch keiner im Modellbau versucht hat , aber ehr einfacher zu realisieren ist wären Modulare Magnetmotoren. Jeder Statorzahn hat seinen eigenen Steller mit Leistungsbrücke und Hallsonde. Jeder Statorzahn wird elektrisch über 180 Grad angesteuert und nicht nur über 120 Grad wie bei 3 Phasen. Man ist nicht an durch 3 Teilbare Statorschnitte gebunden und kann jede Polpaar Anzahl nutzen die möglich ist ohne sich komische Induktions Formen einzuhandeln 13 Nut 12 Pol oder 14 pol praktisch alles geht . Die Brückenendstufen sind Basic für jeden Elektroniker die Hallsonde dazu auch ehr einfach. Kann man natürlich mit etwas mehr Sensordaten verbessern. Der Siemans Permasyn Motor im U 212 ist so eine Maschine mit den Elektroniken unter jeden Statorzahn im Innenraum der Maschine sehr aufgeräumt.

Happy Amps Christian

 

[Rennsemmel]

Das ist ja cool..
Ja klar, wer sagt denn, dass man auf 3 Phasen festgelegt ist - wenn man die sowieso aus dem Gleichstrom "synthetisieren" muss, kann man ja auch andere Verhältnisse wählen

 

[Meier111]

In meiner (ex) Firma hat man sich sehr auf "sensorlose Vektorsteuerung" fixiert. Und voll verkackt.
Weil: alles darf (fast) nichts kosten. Weder Motor, noch Regler.

Die Verantwortlichen konnten aus gewissen persönlichen Gründen nicht zugeben, dass sie sich "verrannt" haben.
Ab einem bestimmten Punkt gab es kein zurück, ohne "Gesichtsverlust".

(Es ging um sehr viel Geld und sehr große Stückzahl. Leistung zwischen 350 und 700 Watt.)

 

[Meier111]

Ja klar, wer sagt denn, dass man auf 3 Phasen festgelegt ist...

Die Finanzabteilung...

 

[audiosmith]

Bei Rennsemmel spiel Geld keine Rolle, daher bin ich schon sehr gespannt wie hier die üblichen Regler weiter entwickelt werden wenn man aus dem Vollen schöpfen kann

 

[Rennsemmel]

Hi !
Na die Hardware für einen Prototypen kostet in Modellbaugröße und meinem Leistungsbereich ca. 120€ für die Vektorreglung.
Zusammenbauen und Programmieren muss man es eben - Das ist ja auch das was Teuer ist, als Bastler hat man da mehr freiheiten..
Ist ja beim Wicklungstuning nicht anders, der Draht kostet ja nur ein paar Euro.
Wenn ihr weiterhin Probleme sehen wollt, wo keine sind, könnt Ihr das gern tun

 

[Christian Lucas]

Hi Meier111,

ja , klar die Finanzen bestimmen was Produziert wird. Deshalb haben wir damals beim Steller lange überlegt. Die Sensorsteller waren einfacher zu Entwickeln , brauchen aber beim Motor mehr Aufwand wegen den Sensoren . Zudem waren die ersten Steller die Sensorlos funktioniert haben mit den IC von Micro Linear nicht einfach für die Modellfluganwendungen zu verwenden. Erst ein Freund der bei Rode&Schwarz , Kollege von Hans Lehner war sich mit dem Programieren beschäftigt hat und der erste Regler schon gut funktionierte , haben wir uns für Weitermachen entschieden. Es stand auch ein Tetradrive von Port Escap im Gespräch. War auch nicht schlecht aber 2 x 2 Phasen , der 3 Phasensteller hat dann gewonnen.
Noch ein Bild vom Modularen Magnetmotor , ein Statorzahn 10 cm Hoch , 11 cm lang und oben 4,5 cm breit. Sauber bewickelt , jeder Zahn mit kleiner Stellerelektronik . Lokomotivenantrieb .1985 , Bleche 0,2 mm dicke.

Happy Amps Christian

 

[Meier111]

Ich durfte beruflich Reverse Engineering betreiben.
Unter anderem auch bei Miele genauer hingeschaut. Wollte sehen, wie deren BLDC Regler aufgebaut ist.
War positiv überrascht. Keine Experimente entdeckt. Nix "sensorlose Vektorsteuerung". Schön klassisch, mit BEMF.
Und (!) keine fertige IGBT-Module. Die sind auch für Großabnehmer sehr teuer. Also schön mit einzelnen IGBTs aufgebaut.

Beim anderem Konkurrenzprodukt etwas gefunden, was mich sofort zum schmunzeln brachte: Reglerplatine auf den Motor geschraubt. So, wie es eine Zeit lang bei den RC-Motörlis (Kolektor-Motor) gebräuchlich war.
Runde Platine direkt auf der Rückseite vom Motor gelötet.
Der BLDC hatte passender weise Hall-Sensoren, und die IGBTs waren zwecks Kühlung mit dem Motorgehäuse verschraubt.

 

[FamZim]

Hallo
Kopiert von Christian Lukas--
---Jeder Statorzahn wird elektrisch über 180 Grad angesteuert und nicht nur über 120 Grad wie bei 3 Phasen.---
Geht das überhaubt, der steht dann genau vor einem Magneten und bringt kein Drehmoment wie Ich das sehe ????

Gruß Aloys.