Феерическая расстановка точек над HDD motors. Часть 1

Всем привет! В статье попытаюсь разъяснить основные способы управления двигателем HDD и сходными с ним электрическими машинами.


Введение

Двигатель жёсткого диска согласно отечественной теории электрических машин классифицируется как синхронная машина с возбуждением от постоянных магнитов. В западной терминологии PMSM (англ. Permanent Magnet Synchronous Motor). Как видите, это не шаговый двигатель, коим его некоторые по ошибке считают. Также встречается название Бесколлекторной Машины Постоянного Тока (англ. BLDC – Brushless Direct Current motor). В науке электропривода считается, что корректней называть это устройство Вентильным Двигателем. Однако следует помнить, что это не сама машина, а машина + инвертор напряжения + обратная связь с датчика положения ротора. В результате имеем некий объект, который питается постоянным током и имеет механические характеристики сходные с двигателем постоянного тока.

Обмотки двигателя соединены в звезду. От нулевой точки обычно выведен проводник, в некоторых случаях это упрощает управление. Сопротивление фазы ~1 ом.


Алгоритмы управления

Забегая далеко вперёд скажу — идеальным случаем для нашей машины является подача на её фазы 3х синусоид сдвинутых на 120 градусов (как в обычных электрических сетях). Однако в некоторых случаях такая «идеальность» попросту не нужна.

1 способ.

Простой перебор фаз. Необходимо 3 силовых ключа, которые подключают фазы к источнику в порядке АВ-ВС-СА. Такой способ чаще всего встречается в интернете у самодельщиков.
Достоинства :
— простота;
— малое кол-во силовых ключей (3 шт);
— простота организации о\с по противоЭДС;
— меньший вес\габариты, что важно в rc моделизме.
Недостатки:
— большой ток через ключи;
— электромагнитный момент пульсирует и далёк от идеала (насыщен высшими гармониками). В итоге – стабильность работы без о\с низкая. В максимальной скорости также проигрывает другим способам управления.
На рис. ниже — фазные напряжения.


2 способ.

Перебор фаз с формированием 6-ти базовых векторов. Наткнулся на него в апноуте ST microelectronics [1]. Является улучшением 1-го способа (или ухудшением 3-его). Преимущества и недостатки смешаны. Рассматривать не будем, т.к. не понимаю почему имея 6 ключей не использовать способ, приведенный ниже О_о


3 способ.

Формирование 6-ти базовых векторов. Необходимо 6 ключей. В каждый момент времени работает 3 из них. Всего существует 8 положений этих ключей, 6 векторов (формируют синусоиды) + 2 нулевых вектора (открыты все ключи верхнего или нижнего плеча). Нулевые векторы нужны для более продвинутых систем с ШИМ.

Достоинства :
— простота;
— форма напряжения питания более приближена к синусоиде;
— как следствие предыдущего вывода – меньший нагрев;
— более стабилен в работе без о\с;
Недостатки :
— поле машины всётаки не круговое, как должно быть;
— ток машины немного выше чем в идеальном случае.

Фазные напряжения ниже.


4 способ.

Промышленный стандарт – добавляем к предыдущему способу №3 ШИМ модуляцию между базовыми векторами, для того чтобы получить любой вектор окружности вместо 6ти.

Достоинства :
— здесь всё практически идеально. Ток минимален, магнитное поле круговое. Момент при этом не пульсирует
Недостатки :
— Для организации полноценного привода с ШИМ 6ти векторов и о\с по положению необходим DS процессор.


Так выглядит ШИМ модуляция некоего привода ТРИОЛ АТ [2].

5способ.

Векторное управление. В силу своей сложности рассматривать не будем.

В данном случае популярный на западе Field Oriented Control — контроль по полю, конкуренцию которому позже составил DTC — Direct torque control (прямое управление моментом). Остальные способы векторного управления (по вектору потокосцепления статора, ротора...) в промышленности я не встречал

Обратная связь по положению.

Необходимо сказать, что привод с датчиковым управлением всегда более предпочтителен чем привод с управлением без датчиков. Это касается и векторного управления асинхронными машинами и систем управления двигателем постоянного тока. Однако все пром производители стремятся исключить датчики, как лишний механический элемент.

Принцип используемой связи по противоЭДС: нам необходимо поймать момент когда полюс магнита проходит через фазу. Упрощённо это значит что ротор машины прошёл ровно половину пути и нам необходимо скорректировать (задержать) включение ключей на соответствующее время. К примеру: в способе №1 это время равно половине времени на включение ключей. В 3ем – оно равно времени работы одного базового вектора.

Технические аспекты.

Используя способ №1 необходимо на один вход компаратора подать половину питающего напряжения инвертора. На второй вход завести фазу и ловить момент когда выход компаратора изменится. Это опять же пром стандарт, который используется и в 4ом способе управления как одна из составляющих ШИМ. Кому интересны другие способы — прошу пройти по ссылке

На этом всё. В следующей статье расскажу о попытках реализовать разные способы управления и поделюсь схемами и исходниками к готовому устройству

Материалы:
1. Апноут STM
2. Триол АТ

ps Моя первая статья здесь, прошу сильно не критиковать
  • +17
  • 07 августа 2011, 19:32
  • Nothing

Комментарии (98)

RSS свернуть / развернуть
Спасибо, действительно нужная статья! Тема двигателей из HDD и правда как-то размыта, так что попытка внести в это ясность достойна всяческого одобрения. Жду продолжения.
0
  • avatar
  • _YS_
  • 07 августа 2011, 19:41
Весьма неплохо. Перенс в коллективный блог. Если будете продолжать, то вам надо в него тоже вступить (иначе статья перекидываться будет обратно в личный блог после редактирования любого)
0
Для организации полноценного привода с ШИМ 6ти векторов и о\с по положению необходим DS процессор.

Так ли он необходим? А что мешает сделать систему трех шимованых синусов в виде обычной таблицы, скажем с точностью до градуса. Тогда мы получим небольшой (360*3) расход памяти и бешеную скорость формирования этого самого тройного синуса.

Осталось только отслежить положение двигателя. Тут либо датчики Холла, либо какие другие ухищрения. И получаем в результате ОС.
0
Тут ШИМ из векторов — к примеру 1ый и 2ой вектор — первое положение(ключи 1,2,6) второе — ключи (1,5,6) — их модулируем. Потом переходим к следующему сектору, 2-3 векторы. + туда добавляем нулевые вектора (1,3,5) и (2,4,6) и для обработки о\с, кнопок БЫСТРЕЕ, МЕДЛЕННЕЕ и тд времени нет с единственным условием. Мы пытаемся раскрутить его на максимальные обороты с частотой синусоиды 300-500 Гц и дальше ;)

если брать привод как в промышленности 0-50 Гц, то вполне может хватить и ресурса mega.
0
Но если у нас есть система напряжений А B C генерируемая ШИМами по таблице, то что нам мешает перебирать эту таблицу с любой скоростью (хватило бы частоты ШИМ'a) с этим справится почти любой МК.
0
теперь понял что вы предлагаете. Но мне трудно представить как это возможно реализовать. У нас есть 6 ключей, с их помощью мы формируем сразу 3 синусоиды. А как в вашем случае?

ps существуют инверторы из 9 ключей. Там синусоида более «синусоидальная»
0
Ну, во первых, для современных Мег 6 аппаратных шим генераторов в порядке вещей. А для STM32 так и все 12 не проблема. Так что создать таблицу с шимами это совсем просто.

Во-вторых, нам не нужно 6 шим сигналов. достаточно только трех. Ведь у нас не просто 6 ключей, а 3-полумоста, по одному на фазу. Т.е. каждую пару ключей (верхнюю-нижнюю) можно дрыгать одним шимом, главное соблюдать dead time. Тут автомотив версии контроллеров нам в помощь. У них это аппаратно. По шиму на каждую фазу (полумост) со сдвигом на 120 градусов и вот мы получаем трехфазную систему напряжений, соотношение напряжения фаз дает нам вектор. Ну и гоняя по таблице мы можем выбрать любое значение ШИМ с точностью хоть до долей градуса, главное рассчитать таблицу правильно.

Тут правда один минус все же есть. Приходится дрыгать сразу два ключа в верхнем и нижнем плече, что несколько увеличивает потери.
0
Замечу, что нам нужно всего лишь четверть волны держать в таблице, остальное можно получить из нее же.
0
Я как-то давно генерил 3 синусоиды на обычном at90s8535. для управления движком пользовал полумостовые драйвера от IR. Работало. Причем смещение между фазами можно было регулировать с нужным шагом, равно как и частоту синусоидального сигнала.
0
Прямо цитата AVR444 :)
0
Хорошо, но уж слишком лаконично.
А какой способ управления используют родные контроллеры от этих моторов?
0
  • avatar
  • Vga
  • 07 августа 2011, 20:10
Заинтересовало, какую мощность и момент может развить движок от винта? Если конкретно: смогут ли 4 мотора, подключенный напрямую к колесам, диаметром 12см, разогнать до приличной скорости робота (из нагрузки — лишь двигатели и батарея питания)?
0
Слабый он совсем. Не для того расчитан. Но если перемотать то глядишь и сможет.
0
Кстати первой же мыслью было перемотать! Ну что же, если добуду убитые винты — попробую!
0
и шибко этим мощность можно увеличить?
0
Смотря как и каким проводом перемотать. Сделав одновитковую обмотку из медяхи наверное можено и пол киловатта выжать. Если железо конечно выдержит.
0
собственно к этому и написал — кроме перенасыщения скорее всего ничего не добиться этим.
0
да лаадно! вон на марсоходе машинка на двух движках более-менее нормально бегает, так там примитивный контроллер. а если сделать нормальный регуль, так вообще замечательно будет.
0
Для этого больше подойдут движки от цдрома, они помощнее, датчик положения есть (даже три), и подшипник не такой нежный, как у движка от хдд. Их, кстати, авиамоделисты перематывают и на модели ставят.
0
А! Это просто невероятно! Совпадение. Я уже неделю мучаю такой двигатель разными формами питающего напряжения. Дошёл до того что сейчас пытаюсь применить микросхему снятую с платы винчестера.
0
www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/a9_automotive-mc.pdf
Там в конце список атмеловских апноутов с примерами и теорией управления bldc. ЦСП не особо нужен. Вот векторное управление — да, ЦСП тут будет в сто раз лучше.
Не вводите публику в заблуждение, пожалуйста.
0
Смотрел раньше апноуты Атмел. Пересмотрел их сейчас — на простых контролерах типа tiny и mega предлагают вращать либо по 1му способу (перебор фаз)добавляя туда ШИМ либо используют датчики холла, либо применяют дополнительные схемные решения.
Может я что-то упустил, но мне на глаза не попалось бюджетное устройство, которое бы формировало ШИМ синусоиды с частотой 500 и больше Гц из 6ти базовых векторов без датчика положения и дополнительных схемных решений
0
Что Вы понимаете под дополнительными схемными решениями? Внешние компараторы?

У микрочипа тоже есть апноуты www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=2819 например, по 18-м пикам.
Хотя 33-и намного вкуснее.
0
Микрочип кстати в этом преуспел, согласен!

мне понравились ихние апноуты по FOC, очень хорошо расписаны
0
Это один из них?

0
  • avatar
  • Dzhus
  • 07 августа 2011, 21:01
Больше на шаговик похож, униполярный. У ХДДшного четыре вывода.
0
Да что-то он у меня не закрутился по униполярной схеме (подключал через L293D, рулил АТмегой).
0
Подключал по такой схеме: www.arduino.cc/en/Reference/StepperUnipolarCircuit
Прощупывал обмотки и обнаружил две группы:
жёлтый—зелёный, сопротивление 1.1 КОм, средний провод синий (делит на две группы с равными полусопротивлениями)
коричневый—розовый провода, сопротивление 6 Ом (отводной красный делит на две группы по 3 Ом)

Такое случается на униполярнике? Я почему-то думал, что у обмоток должны быть одинаковые сопротивления.

На крепёжном диске двигателя видна ещё какая-то микросхема, может это схема управления и для неё нужен специальный интерфейс?
0
Это тоже ХДДшный, от блинов.
Головкой рулил биполярник, он заработал сразу.
0
Похож на движок от старого винта мегабайт на 500.
0
Двадцать их там было, мегабайт энтих.
0
Это двухфазный двигатель, а микросхема — датчик Холла для контроля положения ротора.
Такие же движки стоят в флоповодах.
+1
Спасибо, буду пробовать.
0
Dzhus! У меня такой же, сам заинтересован в том как его подключить. Выдрал таки из винта на 20 мегов)) а знакомый сказал, что раритет загубил)
+1
Да, ST-225 это раритет. Видели бы ценители, какими ящиками их на помойку институты списывают. Я как увидел это, сразу себе шаговики полутал.
0
Шаговики в них не очень, шагов много, но вот момент никакой.
0

такие дела
0
Есть еще самый простой и понятный способ — фозосдвигающая цепь и 1-но фазный ШИМ.

А мануалы от ST, лучше читать с предварительной академической подготовкой. Они там такой бредятину порой пишут, передергивая основы и здравый смысл. Взять хотя бы их недавно опубликованную PMSM-FOC библиотеку. Кроме подмены аббервеатур ничего нового и тщательно маскируют недостатки и возможности своей софтины. Чего стоит толькоутверждение что датчик холла обеспечивает «точное позиционирование».

Бред от ST короче.

Какой-то нанятый обкуренный индус с изучением объектного кода развлекался без понимания сути и практики в предмете.
0
  • avatar
  • valio
  • 07 августа 2011, 21:58
Спасибо за разъяснение, теперь я разочаровался в STM ^_^
0
Без обратной связи будет плохо работать. Если приложить нагрузку будет пробуксовывать.
0
  • avatar
  • m0xf
  • 07 августа 2011, 23:36
В авиамоделях используют 6 ключей… маломощные на N и P мосфетах с прямым управлением от МК для нижних и через транзюк+резюк — для верхних
потом китайци до этого же контроллера прикручивают ir2103 и получаем уже 6 одинаковых полевиков вверху внизу + дедтайм + защиты от одновременного открытия сквозняка

НО у них всех используется 2 способ а перемещение магнитой ловят смещением фазы реальной и фазы — суммы напруг на концах АВС — просто резисторами — заводят на компаратор или АЦП и вуаля

самый простой на 20-30 ампер контроллер стоит 6-8 баксов
смысла играться с такими вещами не вижу

далее
перематывать ХДД моторчики не советую
там очень слабый магнит
есть маленькая проблемка
когда полюс вентиля одной из обмоток перенасыщяется (намагничивается) больше чем магнит который к нему аналогичным полусом повёрнут — то вместо отталкиваться — магнит к нему притягивается — это называется срыв… потому что соседние катушки сами себе генерируют землю и получается что контроллер уходит в килогерцовые частоты думая что ротор за ним успевает а в реальности он стоит и гудит… свистит… ну и через 2-3 секунды обмотки обгорают так как КЗ

я пробывал перематывать и сидюковые моторки и моторки от хдд 5.25" — фигня полная…
от ХДД кстати в родном исполнении и 24 вольтах питания можно раскрутить до 1600 оборотов и при этом иметь крутящий момент очень серьёзный… но… нужно следить ибо если оставить на максимуме модуляцию(типа газ — заполнение ШИМом верхних ключей которые в данный момент по таблице должны быть открыты) — возможен срыв ибо магнитики в ХДД очень никакие… вот когда их заменил неодимовыми шариками… уууу… отогда крутяк… можно мини болгарку сделать или ещё что — по крайней мере рукой остановить за шпиндель выходной под диск — не мог рука горит…

вооот

я же сейчас мучаю СТМVLdiscovery чтоб заставить его красиво и без глюков выдавать ШИМом высокочастотным красивые синусоиды размах которых будет контроллировать ручка газа и ток через обмотки

делаю электромопед
без контроля тока я уже катался… мотор у меня 2500 ватт
100 ампер 24 вольта
взял обычный авиамодельный хороший контроллер с драйверами и четкими таймингами — не упрощенный китайский вариант
усилил выходную часть IRF3205
посеребренные провода 2800 жильные специальные… золотые разьёмы выдерживающие 250 ампер запросто…
аккумулятор с номинальной токоотдачей 200 ампер…
короче без контроля тока прокатался я до первой выбоины когда ручка газа дрогнула…
мотора — это 8 витков проволки 10мм квадратных… тоесть полное КЗ… если б не магниты — один раз отвертку туда заосало — ели отодрал… короче бахнуло так что у всех транзисторов и драйверов посрывало крыши в прямом смысле слова…
но всётаки он ехал… и очень непривычно…
теперь вот хочу сделать свой умный и быстрый контроллер…

Ах да… контроля положения ротора нет… по обратке и смещению реального нуля и виртуального из фаз… срыва синхры не наблюдал ни разу даже на этом авиамодельном контроллере а там мега 8-я на 8 мегагерцах клокает… не сильно она шустрая… но хватает чтоб до 10 000 оборотов раскрутить мотор(2 килогерца на каждой фазе) :)

Так что жду Вашу статью об алгоритмах… пока что у меня затык с моментом старта когда надо в режиме шаговика его клацать это раз и… проблема с оптимальными таймингами… на низких оборотах клацаю таблицу векторов по проходу виртуальной фазы через ноль — холостой ход 0.4 ампера поднимаюсь выше 4000 — ток до 20 ампер подскакивает — я явно торможу сам себя… но как китайцы в мегу 8-ю засунули какой-то алгоритм который любые моторы крутит на любой скорости и показывает 0.3 ампера холостого току… я ума не приложу… я не делаю на данный момент синусоид красивых… мне хватает второго способа…
хотят по идее на малых газах и на максимальном газу это не эффективно и сильно подогревает транзюки(хотя 4 минты на 100 процентах газа и 90 амперах сделали еле теплыми линейку верхних транзюков(радиатор без вентилятора от пня 4-го 2 гигагерцного… до 50 ватт отводимого тепла с вентилятором при разнице 40 градусов)мой же радиатор нагрелся до 30-35 не больше… ну и мотор конечно нагрелся… градусов до 70… но у него это нормал… ему обдув… а точнее жостий продув нужен… его КПД 92 % при 50 амперах… а вот при 100 амперах уже 80… потому он кочегарить будет… но… в пути только при разгоне давиш на полную… в основном пути я трачу примерно 15-20 ампер по фазе… при газе в 30%
+2
А марку Вашего мотора можно? Что-нибудь типа EVM-1?
0
мотор китайский от самолёта… марки у него нет… просто статор, вокруг которого колокольчик с магнитами… схема кстати не очень есть поэффективнее схемы расположения… но тяги хватает…
0
А может вы это в виде статьи оформите, с фотками? Заинтересовало
0
статью?
нуу… учитывая что я ещё не доделал этого монстера…
с контроллером тока ещё играюсь… разные алгоритмы и реализации ПИД регуляторов делаю… увы… я не силен в этом автоматике…

у мя есть моторчики и другого уровня… например 500 ватт 60 000 оборотов :) точно такого же виду… уже сгорал пару раз… перематывал и снова в бой…

есть ещё инраннеры… у них решетка с магнитами внутри — как у коллекторников якорь… а там магниты… тож неодимовые суперсильные…

в обмотка снаружи… перемотке не подлежит… ибо надо каркасы потом эпоксидкой заливать… ошибка на миллиметр — потеря эффективности и тд. но… у них очень низкий показатель массы ротора… результат — феноменальные характеристики разгонные и если они на редуктор работают — более щадащий режим шестеренкам…

может как-нить и оформлю статейкой… надоть подумать
0
упсс очепятко… я хдд фоторки до 16000 крутил

круче всего моторы в 2.5" финтиках для нотика — у них очень приличные магнитики и мало витков в обмотках

ну и ещё одно очипятко —
«от ХДД кстати в родном исполнении и 24 вольтах питания можно раскрутить до 1600»
не хдд а ФДД — флопаки старые…

вот так вот :)
0
меня тут посетила мысль, а нельзя ли такие движки использовать для полета?:)
как колесо — низкий крутящий момент, а пропеллер вращать — усилий больших не нужно…
0
Гхм. Оно тольо так кажется. Чтобы БЫСТРО вращать момент нужен огого. Т.к. сила сопротивления воздуха = квадрат скорости.
0
вообще-то например мой 2500 ваттный движек расчитан крутить пропеллер двухлопастной с диаметром 15 дюймов — тоесть лопасть всего 19 сантиметров… большой? а надо в нормальном режиме полтора киловатта чтоб его крутить… правда и «тягу» он выдаст в районе 10 килограмм…

кстати… как насчет моторчиков из вот такого винта?
40za.com/wp-content/uploads/chinese-500-gb-samsung-1-300x195.jpg
помоему у него мотор может запросто ездить…

а вообще… если серьёзно… то… я ещё в детстве игрался делая такую весч… из любой инерционной игрушки достаёте редуктор который работает на 3-4 железные шайбочки… разбираем его, шайбочки с вала крутой шестеренки снимаете и надеваем туда шкивчик из магнитофона…
далее надеваете пасик от того же магнитофона…
собираем редуктор…
потом какой-то пластинкой красиво соосно располагаем винчестерный мотор, накидываем на него пасик — от слета его будет держать шкив на оси редукторчика
ну а бальше регуль любой авиамодельный, аккум на 4-8 банок лития, и какой-нить приёмник-передатчик… и машинка получается зверова…
винты я раскручивал и до 25000 и до 40000… на большее мне не хватило напруги ключей
крутящий момент слабенький но… при достаточных оборотах и большом переаточном редуктора… он и гусеничного танка потянет… а учитывая качество подшипников… это будет вечный танк…

но… разгон же будет оооочень плаааавный… с директ драйвом будет пошустрее… а с inrunnerом вообще мгновеннейший отзыв на газ…

напрямую эти винтикомоторы даже две лопатки из детского кентилятора на 2-х батарейках крутить не может — перегревается или срывается синхра…
из сидюка мотор такое же унылое гуано… из него только хорошая сверлилочка получается… а вот например алмазный дисочек оно уже с боооолшущим трудом крутит… нормально прижать его к стеклу (чтоб алмаз всётаки пилил а не палировал) — нифифа… глохнет и сгорает… перемотка снова таки не сильно помогает… адо магниты…
я вообще не понимаюю… а смысла тракаццо с этими моторами? самый дешевейший китайский аналог типа www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=6524 стоит всего 6 доларов и при этом развивает тяги в 1 килограмм на воздушном винте....150 чесных ватт!!! и его тоже можно крутить до бесконечности… для 10000 обоортов под нагрузкой ему надо 16 вольт всего… а если эти же 16 вольт ему дать без нагрузки он разгонится до 20000
обороты холостого хода = значению Kv этого мотора(1200) / 2 * напругу питания
под номинальной нагрузкой обороты проседают в два раза…
это справедливо для любых вентильных безколекторных двигателей постоянного тока… естественно если сопротивление обмоток невелико… у винта и сидюка слишком тонкая проволока и её много… потому проседать будет и в 3 и в 4 раза… тут уж… увы…

мой мопедный мотор имеет 600 Kv /// тоесть под нагрузкой он выдаст 300 оборот в минуту на каждый вольт питания
0
раз уж пошла такая пьянка, я не очень понимаю преимущества бесколлекторных двигателей… ну отсутствие счеточного узла — понятно.
Из всего прочитанного, довольно немного надо сказать, получается только большой диапазон регулирования частоты вращения, и все? или есть еще какие-то плюсы по сравнению, на пример с асинхронными (и другими «обычными») двигателями?
0
Большое значение имеет возможность точно установить и поддерживать частоту вращения. Именно поэтому их и применяют в жестких дисках.
0
да я тут про Ё-мобиль почитал — там такие же т.к. подвеска независимая — то имеем мотор-колесо… хотя что мешает сделать 1 двигатель и привод так-же как и сейчас… я не понимаю…
0
кстати по поводу моторколес… вы бы поездили скажем на велосипеде с мотор колесом всего 500 ватт… он как ТАНК… бесшумно плавно мягко набирает ускорение… мгновенно отзываясь на ручку… и ускорение это чистое… без шума, без рывков и передач, а самое главное… очень равномерное вплоть до достижения предела по напруге аккума… как вроде какой-то камаз за резинку вас тянет…
это очеень надежно это очень эффективно и это очень просто в изготовлении… правда тоже есть недостатки… видели бы вы моторколесо на 4 киловатта… бандурина ещё та… при этом с точки зрения машины тяги у неё вообще нет… тут уже начинаются проблемы… с местом… ибо под капотом места море и туда можно втюхать и 30 киловаттный блдц с масляным охлаждением… а вот в колесах особенно передних местяка-то малавааатаа…
ну… в общем есть и такие и такие варианты… я свой мопед делал просто — вместо коленвала вставил свой вал и кручу родной редуктор этим мотором… так проще и минимум вмешательства механического… машину вот тоже подумываю переделать на блдц… буду делать просто заменой родного бензина на безколекторник а оставшееся место забью литием… но это мечты… :)
0
Насколько я понял из каких-то объяснений, у ё-мобиля не будет 4х мотор-колес. Будет вполне классический привод.
0
У мотор-колёс есть очень большой недостаток. Большая неподрессоренная масса. Мотор-колесо приличной мощности весит столько, что подвеска машины получается ну просто неуправляемая. Поэтому ставят их только в очень маленькие машинки, которые будут ездить очень медленно.
В Ё-мобиле 2 мотора. Один крутит колёса задней оси через дифференциал, второй — передней.
Один двигатель и привод как сейчас — это значит межосевой дифференциал и прочее железо. Тогда уж сразу коробка передач напрямую к двигателю вообще без генератора. И КПД будет выше. Только уже нифига не электро.
0
Я слыхал, что их еще ставят в очень большие автомобили — белазы.
0
Главное что ездят медленно.
0
Не только в белазы, но и, вообще, во все карьерные самосвалы…
Еще любопытные машинки с мотор-колесами — сверхтяжелые мазовские шасси, разработанные для МБР комплекса «Целина-2»:
МАЗ-7904,7906,7907 (соответственно 6-, 8-, 12-осные)…
А на счет скорости, действительно, неторопливые машинки: 7907 выдавал до 25 км/ч по обычным дорогам при нагрузке до 150 тонн…
0
конкретно у этих двигателей очень мягкая характеристика… подав на него красивый полный размах скажем 10 вольт ты можеш получить оборотов от 20000 без нагрузки и до 8000 под перегрузом…
0
У асинхронника довольно голимая механическая характеристика. Плюс сложно регулировать, по факту только частотой или скольжением, что не очень удобно и обороты сильно зависят от момента. На вентильном движке можно получить идеальную прямоугольную механическую характеристику.
0
Это и есть обычные синхронные двигатели. Только с контроллером, позволяющим их питать от постоянки.
0
ну давайте перечислять?
1) по идее вечная конструкция… если не перегревать то стираться или ломаться там просто нечему
2) простота изготовления — не надо ничего расчитывать, не надо соответствовать каким-то индуктивностям — просто взяли и сколько влезло проволки столько и намотали… более толстым проводом значить меньше витков — больше фактор Kv и допустимый ток, тоньше проволока — больше витков смогли засунуть — меньше Kv но и допустимый ток тоже меньше
3) вроде-бы сложность управления? а с другой стороны простота… ведь асинхроннику для работы от АКБ тоже надо инвертор и… его не попитаеш непонятными формами — ему синусик давай… ну и никакой связи частоты синуса и частоты вращения ибо есть коэфф проскальзывания и он разный на разных оборотах…
4) КПД!!! вы где-то видели КПД 97% при несинусоидальном питальнике? а достигается благодаря тому что не надо тратить энергию на поддержание магнитного поля статора(как в обычных колекторниках)
5) покажите мне хоть какой-то асинхронник или колекторник с воздушным охлаждением на 2500 ватт и весом 400 грамм!!! по этому параметру эти моторы рвут ВСЕХ!

и… впринципе-то… а никто и не говорил что он должен чем-то отличаться от колекторника! это и есть коллекторный двигатель… только коллектор у него 3фазный а роль скользящих контактов выполняют транзюки… только и делов…
0
ага всем спасибо за ликбез. Единственное что хотел бы уточнить как там с деградацией магнитов? Я просто далек от электродвигателей и их теории (физика в школе и 2 курс универа не в счет :) ) В автомобилестроении тоже сначала применяли генератор постоянного тока, но подводили магниты и размер конструкции, потому и отказались…
Просто время работы HDD — 3 года допустим — это много, а для автомобиля/робота и т.д. это может быть мало…
0
а никак… у меня есть первые пластинки неодимовые которые на украине появились лет 10 назад… папа с завода приволок… они до сих пор ногти моему двоюродному драту отбивают

дело в том что да… неодиновые и редкоземельные магниты очень сильно боятся воздуха(похуже алюминия) и ещё сильнее боятся нагрева… обычный стандартный неодимовый магнит имеет точку кюри всего 120 градусов… но даеж если его до 90 градусов нагреть… то… уже всё...60% его силы потеряно…
китайцы же совместно непомнюскем(гдето в википедиях читал) научились присадками и всякими закалками поднимать точку кюри до 240 градусов… тоесть если его примагнитить на какой-то теплоотвод — его запросто можно паяльником паять…
ну и научились качественно их покрывать спец оболочками и потом ещё и хромировать… вот и весь секрет…
есть у любей моторчики подобные моему работающие по 5-6 лет и пережившые пару десяток перемоток и огонь и воду и железобетонные плиты… и ничо… всегда просто или перемотать или поменять подшипники… и снова в бой… да и на винты 20 метровые посмотрите… они же до сих пор активно бороздят просторы ИТшников… крутятся же… и запускаются же…
кстати ещё неодимы боятся встретиться с более крутыми магнитами…
если близко поднести неодим к магниту превосходящему по силе раза в полтора и больше его самого — он превращается снова таки в елинамагниченную желеску… но… это возможно наверное только в магнитронах… ито импульсно… потому что например магнитик 5ммх10ммх3мм так присасывает отвертку что может ногот проломить… а оторвать отвертку можно только плавным выскальзыванием вбок но никак ни подниманием над поверхностью магнита…
0
Хорошо написали про преимущества синхронников. Добавлю, что постоянка в современном электроприводе умирает. В науке двигателями постоянного тока сейчас почти никто не занимается. Как было сказано на одной конференции это — «научная некрофилия» :)
+ нужно добавить низкую цену асинхронников с к\з ротором. Это самый часто применяемый двигатель в промышленности
0
Поправьте меня, если неправ.
Зачем использовать столько ключей, если можно поставить три элементарных сколько угодно разрядных ЦАП на резисторах, подавая на них сдвинутые по фазе синусоиды из таблицы? потом усиливаем и подаем на обмотки.
0
  • avatar
  • oco
  • 08 августа 2011, 23:26
КПД. Кроме того, конечный каскад усилителя будет представлять собой как раз таки те же 6 ключей. Только плюс ЦАП, плюс предкаскады и минус КПД.
0
Я вот повторил ету фичю , правда она не рабоает так кат описывал автор, двигатель запускается од драйверов, а не после мосфетов.lh6.googleusercontent.com/-R6wWufGhWpA/Tj8C2a89V8I/AAAAAAAAAJY/xHaYk086yQE/s512/2011-04-07%25252022.19.12.jpg
0
А для модели гироскопа какой лучше пойдет движок, HDD или от CDROM?
0
Там вроде момент не нужен сильный, обороты вот бешеные должны быть. И довольно большая масса у диска может раскручиваться долго.
0
Если использовать нормальную систему управления, то двигатель от HDD справится вполне

А на сколько большие обороты должны быть? Гироскоп, если мне не изменяет память, работает как юла — раскрученное тело держится перпендикулярно поверхности земли. Но у юлы или волчка не такие уж и большие обороты
0
Нет, он не как юла, но принцип похож. Раскрученный диск сидит в специальном кардановом подвесе, подвес же закреплен к корпусу. Как бы не поворачивали корпус, плоскость вращения диска будет фиксированной. В реальных гироскопах обороты до 100 000 в минуту, и вся система часто запаяна в капсулу с вакуумом.

Для демонстрационного гироскопа думаю хватит и нескольких тысяч оборотов.Главное диск должен быть довольно массивным.
0
Хочется поподробней узнать о 4 способе!!! Не совсем понятно с T1, Т2, Тц и что за «работа реверсивного счетчика периода ШИМ» это обратное вращение!
Помогите плиз, сейчас как раз тружусь над алгоритмом управления по синусу.
За ранее благодарен за ответы.
0
В четвертом способе момент не пульсирует в случае PMSM, но не BLDC. Про их различия стоило бы написать тоже.
0
«PMSM, но не BLDC» — это одно и тоже, если я не прав поправьте!
ru.wikipedia.org/wiki/Бесколлекторный_электродвигатель
Мне не совсем понятно «мертвая зона» Т0 включаеться в момент пересечения фаз, и при переходе фазы через ноль!
Метод интересен мне очень, т.к. я по 6 веторам закрутил двигатель, а вот по синусу еще нет. И как шимовать 4 — ый метод?
0
PMSM сделаны для управления синусом, а BLDC для 6 шагов. Конструктивно разница в том, что BLDC имеют явновыраженные обмотки, а PMSM размазанные по статору и уложенные в пазы со скосом как у асинхронных двигателей. Это влияет на то как связаны магнитный поток и ток в обмотках статора. И от этого же завист какая форма тока в обмотках даст больший КПД и меньше пульсаций момента. Ну и с обратной ЭДС это тоже прямо связано.

Я не понял в чем вопрос. Могу только предложить посмотреть на на каждый полумост инвертора по отдельности. Каждый из них может задавать напряжение на своем выходе используя ШИМ. Используя это можно сформировать любую форму напряжения. Но если просто подавать синус фиксированной частоты на обмотки то это будет далеко от оптимального управления.
0
Используя это можно сформировать любую форму напряжения.

Формируется не напряжение, а ток.
0
Задача получить синусоидальный ток. И как следствие избавиться от пульсирующего момента.
0
Ток нельзя задать напрямую, и от задачи зависит, здесь говорилось про `закрутить`, а не про FOC.
0
хотите сказать BLDC не закрутить по синусу, только по 6 шагам!? У меня BLDC, а я пытаюсь по синусу закрутить((
0
Закрутится, но возможно будет на ~2% меньше КПД :)
0
А возможно и наоборот больше на эти ~2% станет, слишком много чего учитывать надо. Самому интересно узнать больше.
0
Случайно попал в этот топик и задался вопросом — ну как, попробовал? Выяснил что-то?
0
Согласен, нужно было написать про различия PMSM и BLDC.

На сколько я понимаю, основное различие в том, что обмотки в BLDC уложены самым простым способом. От этого и распределение магнитного потока несинусоидальное. Но зачем нам в каком-то кулере, бритве правильное синусоидальное напряжение? Такой мотор нужно сделать максимально дешёвым! А технические меры по получению синуса в машине довольно сложные и тянут цену вверх.
Такое строго синусоидальное напряжение должно быть, к примеру, у силовых генераторов где-то на ГЭС.
Про ШИМ и 4ый метод. Здесь чередуются два соседних вектора, т.е. не классический ШИМ «Вкл.-Выкл.-Вкл.-...», а «Вкл1.-Вкл.2-Вкл.1-...», к примеру векторы «010-011» (смотри на картинку в 4му способу"). И «по желанию» в этот ШИМ вклинивают нулевые векторы (всё отключено). В итоге мы получаем не резкий перескок ротора сразу на 60 градусов, а плавное движение на необходимый нам угол. На сколько эффективен такой метод сказать трудно. Может 2% может 20%, гадать не хочется. Надо как-то будет разобраться
0
Нельзя утверждать что BLDC из-за такой укладки обмотки хуже чем PMSM. При соответсвующем (6-шагов) управлении идеальный BLDC не имеет пульсаций момента и дает на ~5% большее отношение мощность/масса. Но идеального конечно не бывает. По ссылке довольно простая теория по этому вопросу. Но у меня есть сомнения в её правильности.

web.mit.edu/scolton/www/SCThG.pdf
+1
Кто ж говорит, что они хуже? Каждому двигателю своё применение. Кстати и БМПТ и Вентильный Реактивный Двигатель были известны ещё в 60-70, но электроника не позволяла их массово применять.
Работу по той ссылке я скачал раньше, ты уже где-то её выкладывал (кстати СПАСИБО за материал ;) Бегло просмотрев увидел там ооочень упрощённую модель двигателя и в табличке напротив BLDC фраза "*Ripple-free only in the ideal case with no inductance", хотя вполне возможно, что на его электросамокате пульсации и не ощущаются =)
+1
по желанию?
Еще читал что должно соблюдаться правило смены одного знака, т.е. 001, 011, и т.д. и в зоне Т0 тоже! Мне кажется в Рис.7 есть ошибки, если я не прав поправьте (состояние Т0 есть лишнее перед второй комбинацией 100).
0
И мне не совсем понятно в какое время отключают фазы А(В, С) по отношению к синусу РИС 7. Например идет еще комбинация 110 а фаза А уже в нуле? (Т0 — это понятно).
0
Говорили, что раньше частотники выпускали с управляемым мостом на входе. Таким образом можно было управлять уровнем напряжения в звене постоянного тока и нулевые векторы для формирования синуса в принципе не были нужны. Сейчас на входе ставят диоды или диоды+тиристоры и управляют уровнем напряжения вклинивая нулевые векторы в работу инвертора.
На рисунке вверху всё довольно запутанно. Я его привёл как первый попавшийся в нормальном качестве, но лучше в него не всматриваться.
Любой вектор это подключение одной фазы к (+), двух других к (-). Или двух фаз к (+) и одной к (-). Нулевые векторы стоит включать если хочешь управлять уровнем напряжения на выходе
0
Сейчас на входе ставят диоды или диоды+тиристоры и управляют уровнем напряжения вклинивая нулевые векторы в работу инвертора.
Стоит просто 3х фазный диодный мост. Все управление напряжением формируется с помощью шим.
0
Я его привёл как первый попавшийся в нормальном качестве, но лучше в него не всматриваться.
А я заострил внимание на этом методе, т.к. управляю напряжением BLDC двигателя. Если есть какие интересные ссылки давайте!
Но конечно понимаю что более современно управлять током.
По ссылке довольно простая теория по этому вопросу. Но у меня есть сомнения в её правильности.
web.mit.edu/scolton/www/SCThG.pdf
теория правильна ti.com так и делает (в Applications есть описание). В этом только разобраться нужно!
0
www.microchip.com/pagehandler/en-us/technology/motorcontrol/resources/home.html

это ссылка на сайт Микрочип'а. Посмотри там, а потом понабирай в поиске PMSM, BLDC… У них всё запутано в поиске, но информация в ПДФках очень доходчивая!
0
Спасибо!
Только там на английском)))
Вернемся к методу 4.
Рис. 6 пояснить кто-нибудь может? Тц1=14 ступенькам (0,1,2,3...1), а Тц2=10(0,1,2...1)??
0
Что такое Тц1 и Тц2? Что за Рис. 6? Это диаграмма работы привода ТРИОЛ?

если можешь, вставь картинку и обведи где эти Тц и что тебе не ясно? Ато я что-то не пойму вопроса
0
Рис. 6 это если пройти по ссылки на триол www.ges.ru/raznoe/triol/25.htm.
рис. 6
0
… хочу по обсуждать еще!!! !!!
0
Есть вопрос! Проблему раскрутки до максимальных оборотов обсудили, а как на счет медленного вращения? Мне например нужно чтоб движок вращался с частотой 1 оборот в 20-30 сек. Реально ли такое сделать?
0
то что сразу в голову приходит — его можно вращать в режиме как бы шагового двигателя. При этом окружность от будет проходить в лучшем случае за 12*n точек (n — пара полюсов. n=1,2...). Плавно вращать с такой скоростью теоретически можно, практически — врядли.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.