Wie ist das Anlaufverhalten von BL Motoren?

[Ulrich Burbat]

Hallo,

mit FOC und extrem langsamen Anlauf habe ich mich auch beschäftigt....
Hier der Stand meiner Erfahrungen:
https://www.rc-network.de/threads/e...flugmodel-maytech-steller.791332/post-7697143

Alleine FOC hat bei mir nicht gereicht, ich habe zusätzlich noch einen Encoder eingebaut.
Mit einem SLR von sinusleistungsteller soll das jedoch auch ohne Sensor gehen.
Der Aufwand ist aber recht hoch.

Grüsse Eckehard

Der Motor läuft super an. Da kann man richtig neidisch werden
Fragen
- Kann der Regler auch schnell hoch regeln?
- sind die RC Komponenten handelsüblich?
- sind die Komponenten ohne Programmieren einsetzbar?
- Kann der Motor auch Rückwärts so langsam ansteuern?

Alles Andere kann ich nicht verwenden (liegt an mir)
Ulli

 

[Eckehard]

Hallo Ulli,

ja, ich bin mit dem Ergebnis sehr zufrieden.... Mein Ziel und auch der Lösungsweg ist in folgendem Forum Thread beschrieben:

simulate turboprop engine ... using VESC, how to.... | VESC Project

vesc-project.com

Kurz zu Deinen Fragen:
- Ja, ein VESC Regler ist mit dem VESC Tool / der Software in weiten Bereichen konfigurierbar
- Jain, je nach definition von "handelsüblich",
- Ja, mit etwas Eingewöhnung in das VESC Tool kann man sich mit der Thematik sehr gut beschäftigen. Das Forum , siehe obiger Link, hat mir sehr geholfen
- Ich habe es nicht probiert.

Grüße
Eckehard

 

[Eckehard]

Hallo Kai,

du schriebst:
+++
Doch, FOC funktioniert schon, ist nur eine Frage des hinterlegten Estimators.
Ich für meinen Teil arbeite gerne mit PLL Observern.
In Verbindung mit einem speziellen Anlaufalgoritmus geht das wunderbar sensorlos.

Wenn zeitlich passt mach ich mal ein kurzes Vide davon.
+++
Video wäre toll!

Mit welcher Hardware/Regler (der FOC unterstützt) arbeitest Du denn?
Welche Tools zum Konfigurieren benutzt Du?
Ich suche immer nach einer Alternative zum VESC (z.B. maytech, FlipSky) . Mir sind da bekannt Alpha (T-Motor), myxa A1 (Zubax) oder SLR (sinusleistungssteller).... Einsatz ist dann aber im Flugmodell, zur Simulation eines Turboprop....


Und weiterhin schriebst Du:
+++
Bei den üblichen Sensoren haben wir nur 60° Auflösung über die Hall Sensoren.
Mit einem Quadraturencoder kann man hier deutlich bessere Auflösungen erreichen (immer bezogen auf eine elektrische Umdrehung!).

Wenn man jedoch mit dem entsprechenden Algo arbeitet, kann man im sensorlosen Betrieb hervorragende Ergebnisse erzielen.
+++
Wie Du vielleicht gelesen hast, habe ich zusätzlich einen magn.RotationsEncoder vom typ AS5047P eingesetzt... https://ams.com/angle-position-on-axis

Das dazu notwendige "Geraffel" ist natürlich lästig.

Daher würde mich sehr interessieren, welche Tools Du benutzt, und ob diese offen zugänglich wären?

Danke vorab!

Eckehard

 

[Eckehard]

Hallo Harald,

du schriebst:
+++
Wenn es bei dir keine zu großen Leistungen sind, bist du viellicht schon mit dem Umstieg von Fahrtreglern aus dem Modellbau auf Motor Controller mit oder ohne Feedback wie z.B. von Pololu [1], [2] ausreichend gut aufgestellt.
+++
Sehr interessante Produkte, die Pololu da anbietet. Für die gewünschte Lesitung bestimmt ausreichend...

Grüße
Eckehard

 

[k_wimmer]

Hallo Eckehard,

ich nutze eine Industrieplattform, nichts aus dem Modellbau und programmiere in C und Scilab uder Matlab/Simulink.
folgende Auflistung für mein aktuelles Projekt:
C Entwicklung:
IDE: MPLABX
Compiler: XC16 wenn dsPIC33 oder XC32 wenn Pic32 bzw. ATSAM C21 bis E70
Modellbasierter Teil:
Scilab mit X2C

Hardware:
MCLV-2 Demoboard von Microchip bis 48V und 5A.
Ich habe da noch verschiedene andere HW-Varianten bis 230V~ und 2kW Leistung.

Die gesamte Softwareentwicklung basiert auf kostenlosen Tools.
Lediglich die Hardware ist eingekauft, wobei ich für den Modellbereich derzeit einen Regler für mich selber entwickle.

Aber das gehört eigentlich nicht in diesen Thread.
Van daher kannst du mich auch gerne via PN ansprechen.

 

[Gerd Giese]

Hallo Eckehard, ... Aber das gehört eigentlich nicht in diesen Thread. ...

Aber dennoch hoch interessant! Ideal wäre doch wenn ihr das Thema hier: https://www.rc-network.de/forums/mikrocontroller.115/
... fortführt! Beispiel: Softanlauf von BLDC Motoren

 

[k_wimmer]

Hallo Gerd,
Dein Wunsch wird mir Befehl
Ich werde mal ein Thema dazu eröffnen.
Hier mal ein Bild von meinem Aufbau.
Das Video kriege ich leider nicht hochgeladen (ist zu groß).
Ich versuch mal das auf YouTube zu stellen.

 

[k_wimmer]

OK, hier der Link zum Video:
Running Motor - YouTube

 

[Volker Cseke]

Hallo Kai,

sieht ja echt gut aus.

VG

Volker

 

[Eckehard]

Hallo Kai,

beeindruckendes Toolset, mit dem Du arbeitest! Muss mir das eine oder andere Tool mal detailierter anschauen.....
Alle Hochachtung, dass Du Deine Erfahrung auch im Hobbybereich (für Dich) einbringst..
Zum Video:
Das Ergebnis mit dem Kontronik Kora sieht super aus... Bin sehr gespannt, und freue mich von weiteren Fortschritten zu lesen.

Das Thema FOC ist im industrieellen Bereich ja recht präsent, bin gespannt ob es auch im Nischenmarkt Modellbau sich einfindet...vermute jedoch, dass die Vorteile sich bei den Stückzahlen und Anwendungen nicht rechnen bzw. nicht wichtig sind.

Ich habe mit dem VESC einen für mich gangbaren Weg gefunden, experimentiere jedoch gerne, um den Positionssensor loszuwerden. Denn der Einsatz eines solchen erfordert Modifikationen an jedem Motor, was eine gewisse Hemmschwelle darstellt.

Ich bin megagespannt, wie sich der VESC im praktischen Flugbetrieb dann (bald?) bewähren wird....

Grüße
Eckehard

 

[Erdie]

Wie wäre es denn mit einem Getriebemotor? Da dreht der Motor schon x-mal höher als die Schraube. Geht das nicht?

 

[Klaus M]

Das einzig vernünftige für diese Zwecke ist ein industieller BLDC. Ich fahre solche Motoren mittlerweile in 5 Schiffen. Für Langsamläufer ist dort die Auswahl um vieles größer. Bei großen Motoren ist der Aufbau des Umrichters sogar um einiges einfacher, weil die seperate Treiberversorgung der "oberen" Schalter der Transistoren über Bootstrap erfolgen kann. Dies geht bei einem DC-Steller mit H-Brücke nicht.
Die BLDC's in meinem 35kg 1,6m Eisbrecher haben z.B. nur eine Drehzahlkonstante von 157U/minV. Langsamlauf bis praktisch Stillstand (5U/min).
Als Leistungelektronikentwickler in einem großen Antriebstechnikunternehmen kenne ich aus Gesprächen mit meinen Softwarekollegen die Anforderungen, um Sychronmotoren (was permanentmagneterregte bürstenlose Motoren im Kern sind) ohne Sensoren und Geber vernünftig zu betreiben. Ein sehr wichtiger Punkt dabei ist eine gute Strommessung der 3 Phasenströme, was KEINER der Modellbauumrichter hat.
Für des Wandeln der Hallsensorsignale in die Treibersignal der Endstufebtransistoren sind gerade mal 4 Logiggatter-IC's erforderlich.

Gruß Klaus

P.S. Selbst die alte Graupner-Carina meines mittlerweile erwachsenen Sohns läuft mit einen Sensor BLDC

 

[k_wimmer]

Hallo Klaus,

die langsamläufer (<200kv) sind auch für eine FOC deutlich leichter zu beherrschen, da die Induktivität und der Ri hier deutlich höher sind.
Dadurch lässt sich dann auch bei niederer Drehzahl eine saubere BEMF errechnen.
Die Strommessung muss natürlich sauber sein.
Ich messe allerdings immer nur 2-Phasen, was völlig ausreicht.
Die 3te Phase wird gerechnet, da der Summenstrom immer 0 ist.
Daher kann ich dann über Clark-Park die Ganze Sache auf das Niveau eines normalen DC-Motors bringen um die Stromregelung zu machen.
Vielleicht habe i ich am WE mal Zeit, dann werde ich das Ganze mal in einem eigenen Thread vorstellen.
Völlig richtig ist aber, dass dies mit den derzeitigen Standard BLDC-Reglern aus dem Modellbau nicht möglich ist.

 

[onki]

Hallo,

Hobbywing bietet mit der Fusion-Serie ja vollintegrierte Brushless-Motoren an:

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www.monsterhopups.de

Da ist der Regler (mit FOC) gleich mit eingebaut. Was man so vernimmt, laufen die auch supersanft an, sind aber wieder für die Crawler gedacht.

Gruß
Onli

 

[BZFrank]

Der Hobbywing Motor ist da anscheinend echt gut:

https://www.youtube.com/embed/8xYddj9mTuY?wmode=opaque&start=0

 

[Klaus M]

Hallo Onli,

das ist eine eher hochdrehender mit 1800U/Vmin und Sensoren hat dieser auch.

@ K_wimmer:
es ist halt die Frage, was aufwendiger ist, eine gute 2-phasige Strommessung oder die Auswertung der Hallsensoren.

Gruß Klaus

 

[k_wimmer]

Das Problem bei den Hall-Sensoren ist auch die Auflösung.
Bei den Hallsensoren kann man die Rotorposition nur auf 60Grad genau bestimmen.
Die Strommessung muss auch bei Hallsensoren gemacht werden, da darüber die Stromregler gefüttert werden.

Beidem genannten Regler für einen Crawler darf man nicht vergessen, dass hier auch noch ein Getrieb mit entsprechender Untersetzung dahinter geschaltet ist.

 

[Klaus M]

Ich halte die Problematiken, die durch die 60° Auflösung und die damit verbundene 120° Blockkommutierung entstehenden Effekte für absolut irrelevant. Das Oberwellenmoment und die damit verbundenen Gräusche wird im Modellbau keiner merken. Wir haben fast ausschließlich Antriebe für die "Vorwärtsbewegung" der Modelle und keine hochgenauen Positionierantriebe. Und um genau letztere sensorlos zu beherschen, kommt man um eine >12bit Strommessung nicht herum und das wird aufwendig und teuer, die Alegro-Sensoren reichen vor der Genauigkeit und Geschwindigkeit nicht aus.
Unter einem entsprechendem STM32 oder dsPic kommt man dabei beim uC nicht weg, die auch nicht gerade die kleinsten Gehäuse haben sind, ein ATMega reicht da nicht.
Gruß Klaus

 

[k_wimmer]

Hallo Klaus,

was du hier verwechselst ist die mech. Positionierung eines Servoantriebes mit der elektrischen Position des Rotors im Statorfeld.
Davon ist die Effizienz und das Laufverhalten des Motors abhängig.
Um richtig sanft anzulaufen musst du die Exakte Position des Rotors wissen, damit du ein 90° voreilendes Statorfeld erzeugen kannst.
Das geht auch mit einem 10-Bit Wandler, wie er z.B. in den dsPIC33EP vorhanden ist. Hier geht es vorrangig darum die Ströme auch EXAKT zum gleichen Zeitpunkt zu messen.
Ein 16- oder 32-Bit Controller spielt hier seine Rechenleistung aus, und nicht zwangsläufig die Genauigkeit des AD-Wandlers.
Ich persönlich setze dafür momentan verschieden µController ein:
dsPIC33CK64MC105 bis zum dsPIC33CH512MP508
oder auch:
ATSAME70, ATSAME54 und PIC32MK1024MCM
Wichtiger noch als die absolute Genauigkeit ist die Wiederholgenauigkeit und die Synchronizität der beiden gemessenen Signale.
Zusätzlich ist eine entsprechend schnelle und genaue PWM-Einheit sehr hilfreich.

 

[Klaus M]

Die genannte uC sind mir wohl bekannt, wenn man aber mit der 60° Hallsensorauflösung den Motor mit 10U/min sauber ohne Ruckeln konstant laufen lassen kann (gesteuert und nicht geregelt), dann ist das ja wohl auch Sanftanlauf und das ohne Software.
Gruß Klaus