BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)

Diskutiere BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte) im Controller/Regler, Fahrerinformation, Elektronik Forum im Bereich Diskussionen; AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte) Vielleicht sollte ich noch nachtragen, ich würde mich gern überzeugen lassen...
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Joe23

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AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)

Vielleicht sollte ich noch nachtragen, ich würde mich gern überzeugen lassen, dass es sich in Wirklichkeit ganz anders verhält. Denn dieser Stromverlauf stellt für mich ein K.O.-Kriterium dar für eine weitergehende Entwicklung in Richtung blockkommutierter Motorstromregler und macht einen Schwenk in Richtung Sinus-Kommutierung erforderlich. Ich versteh nun aber besser, warum die Chinacontroller vom Prinzip her so sein müssen wie sie sind. Fast tendiere ich schon dazu, mit China-Kontrollern weiterzufahren wie bisher auch.
 
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labella-baron

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AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)

In den Diagrammen unten hab ich mal eine Simulation der 6FET-3phasen-BLDC-Blockkommutierung versucht, wo man komprimiert sieht wie die Ströme, Spannungen, EMK und Drehmoment bei der Kommutierung zusammenwirken:
Ich muss nochmals auf dieses anschauliche Diagramm zurückkommen und möchte den Stromverlauf I_1 im Bereich 0,09 bis ungefähr 0,092s kurz vor der Übernahme durch die nächste Phase diskutieren.
Die treibende Spannung für diesen Strom ist der Unterschied zwischen der Akku-Spannung U_1 und EMK_1. Der Strom steigt zunächst (absolut) fällt dann aber wieder obwohl noch eine treibender Spannungsunterschied vorhanden ist. Anschließend wird die EMK sogar größer als U_1 und trotzdem steigt der Strom wieder an auf seinen Maximalwert kurz vor der Umschaltung.

Wie erklärt sich dieser Verlauf?
 
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orakel

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AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)

Ich muss nochmals auf dieses anschauliche Diagramm zurückkommen und möchte den Stromverlauf I_1 im Bereich 0,09 bis ungefähr 0,092s kurz vor der Übernahme durch die nächste Phase diskutieren.
Die treibende Spannung für diesen Strom ist der Unterschied zwischen der Akku-Spannung U_1 und EMK_1. Der Strom steigt zunächst (absolut) fällt dann aber wieder obwohl noch eine treibender Spannungsunterschied vorhanden ist. Anschließend wird die EMK sogar größer als U_1 und trotzdem steigt der Strom wieder an auf seinen Maximalwert kurz vor der Umschaltung.

Wie erklärt sich dieser Verlauf?
ich denke einfach daraus, dass U_1 die absolute Spannung an Anschluss 1 ist (vs. Ubat/2) und nicht vs Sternpunktspannung - welche sich bei Rechteckkommutierung bewegt. Die Wechselwirkung mit den anderen Spulen 2 und 3. Hier ein Bildausschnitt aus einem anderen vergessenen Zusammenhang, prinzipiell ähnlich, wo aber U1-Ustern-EMK eingezeichnet ist. I_1 sollte damit leichter nachvollziebar sein. träg durch L und gedämpft durch R. ( U1 - Ustern - EMK = L Í + R I )


U-stern-EMK.PNG
 
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Joe23

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AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)

Tut mir leid, ich schaffe als Farbenblinder die Zuordnung der Legende zu den Kurven nicht. Auch meine Frau, die eigentlich nicht an Farbenblindheit leidet, kann das nicht.
Dazu sind die farbigen Linien einfach zu dünn.
@LBL: Wäre es machbar, dass du mir eine Grafik machst, wo die Bezeichnungen direkt an der jeweiligen Kurve steht?
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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AW: BLDC-Leistungsstufendesign (Detaildiskussion für Interessierte)
Nochmal zurück zur Brems-Reku also wenn die EMK < U_Akku. Die PWM ist ja i.d.R. über den Steuereingang des Controllers beeinflussbar.
Würde damit dann normalerweise auch die PWM bei Reku beeinflussbar sein und wäre, wenn dem nicht so ist, dies im Controller extra so programmiert sein müssen?
Ich grabe diesen uralten Thread noch mal aus...
In unserer offenen Firmware für die Kuntengs haben wir auch Reku implementiert. Es wird die PWM einfach geringer eingestellt (bis hin zu Null), als für die Raddrehzahl eigentlich erforderlich wäre, damit fließt der Strom rückwärts. Mit meinem BionX bekomme ich so aber bei 20 km/h nur ca 1,5 A Rekustrom. Ist das normal, oder mache ich bei der Ansteuerung noch was falsch?!

Gruß
hochsitzcola
 
Broadcasttechniker

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Geteiltes Wissen ist doppeltes Wissen
Ich sehe das allerdings anders.
Stelle dir eine Phase mit Blockkommutierung vor.
Angenommen die fixe Seite der Spule hängt per Teilbrücke3 an der +Ub, die angesteuerte wird im Motorbetrieb per Teilbrücke1 gegen -Ub getaktet wobei der obere Zweig der Teilbrücke entweder im passiven Diodenmodus läuft oder ebenfalls angesteuert wird, für die prinzipielle Funktion ist das egal.
Wenn ich Reku machen will muss ich die angesteuerte Seite gegen +Ub takten und lasse den Strom über den unteren Zweig (anders herum) in die -Ub fließen.
Auch hier über die passive Diode oder besser aber komplizierter mit aktivem Freilauf.
Die Stärke der Reku hängt vom Tastverhältnis ab, wobei 0 keine Reku bedeutet und Werte in der Nähe von 1 maximale Wirkung haben wobei 1 Vollkurzschluss bedeuten würde.
 
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Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Wir arbeiten im CenterAligned Mode mit Sinusansteuerung, die beiden Mosfets einer Halbbrücke werden komplementär angesteuert. Im Ruhezustand ist der Tastgrad 0,5 (das habe ich oben nicht ganz richtig als PWM = 0 bezeichnet), alle Phasen liegen dann quasi auf halber Akkuspannung.
Dazu hatte ich ja mal eine Animation gemalt.
Deine Erklärung anhand der Blockkommutierung hilft mir da leider nicht viel weiter, trotzdem Danke!

Gruß
hochsitzcola
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Hier wird ganz simpel beschrieben
Feld eilt Rotor vor --> Betrieb als Motor
Feld eilt Rotor nach --> Betrieb als Generator

Da werde ich also mal mit dem "Zündwinkel" spielen.

Gruß
hochsitzcola
 
Broadcasttechniker

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Ja, aber der BLDC Motor ist keine Synchronmaschine da selbst geführt.
Du müsstest das Feld in diesem Fall von 90Grad voreilend auf 90 Grad nacheilend umstellen.
Alles andere ist felschwächend und kommt nicht wirklich gut.
So hat sich mein Kollege zusammen mit einem Barmal Controller seinen Motor abgebrannt.
 
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Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Hmm, nach einigem Probieren mit um 180° verschobener Kommutierung kann ich leider keinen Erfolg melden. Das Bremsmoment wird zwar deutlich höher, was sich aber nicht in erhöhtem Reku-Strom äußert :(. Die zusätzliche Bremsenergie wird wohl irgendwo in den Mosfets verblasen, die werden ordentlich heiß...
Im VESC wird für Reku anscheinend die gleiche Strategie verwendet, die ich auch genutzt hatte, also einfach das Tastverhältnis kleiner setzen, als für die Motordrehzahl eigentlich erforderlich wäre.

“The braking mode actually switches the MOSFETs exactly the same way as when accelerating, but with a duty cycle that is lower than the corresponding back-emf voltage of the motor. This works because the switching mode is synchronous. This way, the motor windings will be used like the inductors in a boost converter and the current/voltage can be controlled quite accurately.
Ich werde mich jetzt erst mal in diese Arbeit einlesen, vielleicht macht mich das schlauer...

Gruß
hochsitzcola
 
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linzlover

linzlover

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Vorsicht.
Den "Polradwinkel" von +90Grad auf -90Grad zu drehen bedeutet nicht etwa eine Gegenstrombremsung zu machen.
Die ist zwar mechanisch gesehen wirkungsvoller als jede Nutzbremsung, energetisch gesehen allerdings eine Katastrophe.
https://de.wikipedia.org/wiki/Gegenstrombremsung
Mit dieser Methode (Drehrichtungsumkehr, auf "Rückwärtslauf" aufgeschaltet) hab ich damals in der Lehrwerkstatt die Drehmaschine abgebremst, weil sie keine eigene Bremse hatte und der Auslauf der Spindel Ewigkeiten dauerte. Der Meister ist, als er das mal mitbekommen hat, mehr als nur stinkig geworden...
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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So richtig verstehen tue ich das Ganze nicht. Da fehlt mir wohl das E-Technik-Studium...

Nachdem der VESC die Reku aber anscheinend auch nicht anders macht als wir, soll es mir recht sein.

Gruß
hochsitzcola
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Ich wärme mal diesen Faden wieder auf, um den Custom-Rom-Thread nicht mit OT vollzumüllen.
Es gibt hier eine wirklich schöne Seite, die im Detail erklärt, was bei einer Sinusansteuerung mit center aligned PWM passiert.
Was @labella-baron fehlt, ist der Stromlauf in den Schaltzuständen 000 (v0) und 111 (v7)




wenn man die Halbbrücken mit Mosfets und Freilaufdiode mal hinmalt, ist es recht einfach zu sehen was beim Übergang von v3 zu v7 bzw. in der zweiten Zyklushälfte beim Übergang von v1 zu v0 passieren wird.

254611


Die Freilaufdioden sind auf High-Side, wie auf Low-Side gleichermaßen belastet... Wenn ich falsch liege, bitte ich um Korrektur :unsure:

Gruß
hochsitzcola
 
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labella-baron

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wenn man die Halbbrücken mit Mosfets und Freilaufdiode mal hinmalt, ist es recht einfach zu sehen was beim Übergang von v3 zu v7 bzw. in der zweiten Zyklushälfte beim Übergang von v1 zu v0 passieren wird.
Sehr gute Darstellung (y) - aber wie der Stromkreis sich schließt soll man wohl selbst herausfinden; egal ist ja nicht so schwierig.
Die Freilaufdioden sind auf High-Side, wie auf Low-Side gleichermaßen belastet... Wenn ich falsch liege, bitte ich um Korrektur :unsure:
Ja, so wären dann die Verhältnisse diesbezüglich symmetrisch.
Da fehlt mit jetzt der Zusammenhang bezüglich der Ansteuerung durch eure Software: Es werden also entweder der Zustand v0 oder v7 "eingestreut"? Durch was initiiert. Oder erledigt das die Center-Aligned-PWM gleich mit? :unsure:

Hätte dann die Verwendung von neun MOSFETs nur dann einen Vorteil, wenn ein anderer PWM-Modus verwendet wird?
Ist dein Einwand
Einen n-Channel Mosfet auf High-Side kann ich ja auch gar nicht dauerhaft einschalten, die Bootstrap-Schaltung funktioniert ja nur bei PWM. Ggf. ist die Bootstrap-Schaltung auch der Grund für die Doppelung auf High Side. Wenn die Gatespannung UGS nicht hoch genug ist, steigt der Widerstand RDS.
jetzt gegenstandslos oder kann man dann tatsächlich nicht wirklich "Vollstrom" geben?
 
Hochsitzcola

Hochsitzcola

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Es werden also entweder der Zustand v0 oder v7 "eingestreut"?
254633


v0 und v7 sind fester Bestandteil von jeder PWM Periode, im Ruhezustand besteht der ganze Zyklus aus 50% v0 und 50% v7, je höher die angeforderte Spannung ist, um so geringer sind ihre Anteile am Gesamtzyklus.

Gruß
hochsitzcola
 
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labella-baron

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Crystalyte 209, LiFePo 36V 4,6Ah von A123
Das Bild ist offensichtlich ein Ausschnitt aus jenem.
v0 und v7 sind fester Bestandteil von jeder PWM Periode, im Ruhezustand besteht der ganze Zyklus aus 50% v0 und 50% v7
Ich glaube jetzt zu wissen wie es gemeint ist:
In jenem Bild variiert die Aussteuerung zwischen -1 und +1, was offenbar die Vollaussteuerung darstellen soll, obwohl hierbei nicht die maximale und minimale PWM-Aussteuerung erreicht wird, was verwirrt.

Wird mit wenig bis keiner Unterstützung gefahren, so variiert die Aussteuerung z.B. zwischen -0,1 und +0,1 oder noch weniger und alle gestrichelten senkrechten Linien rücken in der Mitte zusammen und es existiert nur noch v0 und v7.
 
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