Отчет о первом тесте контроллера BLDC

Этим летом у меня наверно будет мало времени заниматься контроллером, поэтому показываю, что есть сейчас. Значительные изменения произойдут нескоро, есть много проблем которые быстро не решатся.

Пробовал на разных моторах, от HDD и CDROM не очень хотели работать, больше грелись и дымились. А вот модельные заработали все три которые у меня есть. Один inrunner и два outrunner. Тот который побольше я и показал в тесте. Параметры у него следующие, сопротивление ~196 мОм, индуктивность ~20 мкГ (она такая у всех трех кстати, что подозрительно), количество пар полюсов 11, Kv ~690 rpm/v.



Силовую часть я уже показывал, интересного там мало, все по обычной схеме. Питается от 12в с БП, драйверы затворов питаются этим же напряжением. Датчики тока ACS711 питаются от 3в с платы stm32f4discovery. Земли двух плат соединяются в одной точке, около драйверов. На силовой плате есть еще аналоговая земля, она соединятся отдельным проводом с платой discovery. Код попадает в МК через bluetooth-uart преобразователь, чтобы надежно развязаться от силовой части и от проводов тоже.

По сигнальной части, сейчас используется EKF на 6 переменных включая момент нагрузки и эквивалентный дрейф по Q оси. Значения сопротивления, индуктивности и др. считаются заранее. Например перед стартом подается постоянный ток в течении одной секунды, это позволяет сделать замер сопротивления. Для измерения индуктивности подается синусоидальный сигнал, частотой 2кГц. Оценок Kv и других параметров не сделано явно, но можно вручную пересчитывать, некоторые замеры. Так я насчитал, что Kv этого мотора не 650 как заявлено а ~690.

Весь код EKF оптимизирован. Может быть выжмется еще немного, но лишь немного. Сейчас нагрузка ~26% при частоте 20кГц.

Контур регуляции скорости не работал как должен и был отключен. До этого, проверял на inrunner моторе, там было хорошо, скорость удерживалась. Но с этим мотором, что-то не получилось, не стал пока разбирается. Этот контур требует переработки. Пока все регуляторы простые ПИ звенья.

Первый тест, винт 13x8, быстрее ~3500 rpm я его крутить не рискнул пока. Страшно громкий звук и все начинает сдувать со стола. Ток при этом задаю 7А. Нагрева нигде не заметил.


ссылка

Ну и вот, без винта могу показать возможность реверса. Если же одеть винт, то реверс идет заметно хуже, как и вообще старт.


ссылка

По поводу inrunner мотора, видео делать смысла нет, там ничего не будет видно. На словах, раскручивал его до максимальной скорости при 12в питающем напряжении, что-то около 40000 rpm.

Как бы еще проверить, какова реальная точность оценки положения. Мне пока известно, что на это влияет точность оценок индуктивности, которые невозможно оценить точно. Нелинейности магнитопровода, насыщение, при разных значениях тока индуктивность разная, от положения ротора тоже может быть зависимость. Особенно хорошо было видно на двигателе от HDD, может быть поэтому он и не запускался.

А и вот еще, хотел показать интересные замеры с работающего контроллера, построить графики. Но ничего интересного не нашел, переходные процессы сейчас негодные, а горизонтальные линии с шумом это не интересно. Но, вот одна картинка показывающая ток в XY осях по время замера индуктивности, значения указаны в мА. Видно, что не по всем направлениям шум одинаково интенсивен, это связано с тем что оси датчиков в А и B фазах не ортогональны.



Если кому надо, код на своем месте.

Добавляю еще осциллограммы. На первой напряжение на двух фазах двигателя. На второй dead time на входах драйверов. На третьей и четвертой формы напряжения на затворах, верхнем и нижнем.






Вот еще формы тока, на выходе датчика, ~55мВ на 1А. Фазный ток двигателя при этом был 2А.


  • +5
  • 19 апреля 2015, 01:57
  • amaora

Комментарии (13)

RSS свернуть / развернуть
Интересно почему моторчик от сидюка не завёлся, может недостаточная чувствительность ОС? Я запускал один от китайской ески (Plush 6A), в общем-то работал и тягу давал на уровне модельных.
Насчёт шума — балансировку моторов и пропеллеров проверял/делал?
0
Может быть я мало пытался, у них сопротивление по несколько Ом, греются сильно даже на слабом токе. Балансировку не делал, проп действительно кривой, сейчас надел на отвертку его и проверил. Да и не интересовался пока как правильно делать балансировку.
0
Проп сбалансируй. Некоторые сильно кривые — и, соответственно, дают аццкую вибрацию при работе. Обрати внимание ещё на гаечку-обтекатель. Они почему-то часто очень плохого качества (асимметрию даже на глаз видно), я их выкидывал и ставил обычные гаечки.
0
А покажи остальные два моторчика.

При каких минимальных оборотах слежение нормально работает?
0
  • avatar
  • Vga
  • 19 апреля 2015, 08:27
Первый, inrunner, он с одной парой полюсов. Надеялся, что у него будет сильная анизотропия индуктивности, оказалось зря.

Второй с hk, ссылку не помню. Сопротивление немного выше, чем у большого, kv ~1200.



Надо будет для всех делать стенд, с замером тяги. Про минимальные обороты не знаю, это от многого зависит. Чтобы примерно понять, надо скорость пересчитать в напряжение ЭДС и сравнить с действующими ошибками, вызванными изменением и неточностью задания параметров, сопротивления и kv в первую очередь.

Когда начал запускать inrunner, еще был контур скорости и при смене уставки с большой на маленькую происходило торможение с регенерацией. Это было видно по лампе накаливания которая у меня подключена к БП в качестве постоянной нагрузки. Напряжение явно росло и был бросок яркости. Несколько раз при интенсивном торможении срабатывала защита в БП, как при кз. Это к тому, что регенеративное торможение не нужно специально делать, оно получается само.
0
Страшно громкий звук
Звук действительно странный (и на вибрацию это ИМХО, не очень похоже). Хотя возможно это он в записи так звучит.

Надо будет для всех делать стенд, с замером тяги
С нетерпение жду результатов по тяге/энергоэффективности (хотя понимаю, что на данном этапе рано говорить о оптимизации данных параметров).
0
Мне вот тоже стало интересно как с эффективностью, ведь других путей оценки правильности работы как-то и не видно. И я проверил, взял проп поменьше 10x4.7 и получше сбалансированный, закрепил на бутылку и поставил на весы. Для надежности, поставил амперметр в разрыв питания, чтобы точно знать сколько потребляется, а не пересчитывать фазный ток. Получилось вот так, выше не проверял, бутылка уже улетает, она всего на 500 гр.



Судя по найденным похожим тестам с таким пропом, у меня нормальный результат. Почти 10 гр./Вт при тяге 330 гр. Ток от БП при этом ~2.8А, а фазный 5А. Но замерял конечно вручную, не очень точно.
0
Ошибся, проп размером 11x4.7
0
Выглядит хорошо.

Но так сложно оценивать, ибо там многое зависит от кучи параметров, начиная от конкретной связки ВМГ, заканчивая конструкцией испытательного стенда. Интересно было бы увидеть два аналогичных графика снятых в одинаковых условиях: для вашего контроллера и, например, для «среднестатического китайского ESC»
0
Звук зачетный. Учусь летать на Cessna C172, изнутри кабины звук пропеллера очень похож. И обороты в тех же пределах.
0
А почему на третьей осциллограмме выраженная ступенька, а на четвертой ее нет?
0
  • avatar
  • Vga
  • 19 апреля 2015, 21:49
На третьей это затвор верхнего транзистора относительно земли. Сначала закрывается нижний, потом открывается верхний. По величине напряжения видно.

Кстати формы не всегда такие гладкие и красивые, иногда проскакивает звон. Подозреваю, что в те моменты когда несколько драйверов делают переключения одновременно. Будет возможность, проверю.
0
Хотя конечно вопрос, почему там ровно 12в когда оба транзистора закрыты.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.