Estou pensando em criar um controlador BLDC com um MCU e leio o atmel guide AVR444, que descreve um projeto e um software necessários para um driver controlado por tempo de sensor back-emf sem sensor.
Estou ampliando minha compreensão do assunto. A aplicação que estou procurando é para um quadcopter RC, portanto o nível de precisão da velocidade não é crítico, desde que o impulso geral possa variar com uma resposta bastante rápida. A carga também não vai variar muito. O motor será trifásico (enrolamentos Y), em torno de 5-10V, <10A, imagino.
Entendo o conceito de back-emf nos enrolamentos flutuantes para sincronizar a rotação do campo elétrico. No entanto, também entendo que o torque experimentado no rotor é proporcional à diferença de rotação entre o campo elétrico e o campo permanente do rotor. Portanto, o rotor geralmente fica um pouco atrás, causando torque para forçá-lo a tentar alcançá-lo.
A nota do aplicativo AVR444 projeta o software para fazer com que o motor fique cego (usando um tempo fixo) para começar, e acelere-o até um ponto e deixe o software de controle back-emf assumir o controle. Isso faz todo o sentido para mim, mas o que me interessa é qual é a limitação de conduzir o motor às cegas?
Desde que não exista uma grande diferença entre a velocidade de rotação do rotor e a velocidade de rotação do campo elétrico, o torque acelerará o rotor e forçará a coincidir com o campo elétrico. Como o campo elétrico é controlado pelo software, qual seria o problema de conduzir cegamente o campo elétrico e assumir que o rotor continuasse? É provável que deslize as rotações de vez em quando, mas a velocidades razoavelmente altas (1000 a 5000rpm) e com algum grau de inércia, isso certamente será medido em média? Se a velocidade variar em, digamos, 100rpm para trás e para a frente, não estou muito preocupado.
Usando uma tensão fixa para o acionamento do motor e uma frequência de rotação fixa, espero que a corrente nos enrolamentos varie com a quantidade de torque necessária para o rotor acompanhar o ritmo da rotação elétrica. Um limitador de corrente na fonte de alimentação pode parar qualquer coisa muito louca.
Pensamentos? Sei que o método preferido é usar back-emf em um loop de controle, mas estou procurando uma idéia sobre quais seriam as limitações de não usar um loop de controle e dirigir cegamente um motor BLDC.
EDIT: Além de ser um ponto de pesquisa interessante, também tem uso prático. A condução cega de motores BLDC é uma tarefa bastante trivial, que um único MCU de controle poderia executar. O projeto atual que estou examinando exige pequenos MCUs separados para executar circuitos de controle apertados por motor. Em um projeto com 4 motores (possivelmente mais), é a diferença entre 1 e 5 MCUs na placa.
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Respostas:
Conduzir um motor cego é uma má ideia por vários motivos:
Com o feedback da posição, o campo magnético pode ser mantido próximo ao ângulo ideal, o que significa que a corrente vai realmente empurrar o motor em vez de mantê-lo no lugar. Em outras palavras, a amplitude é exatamente o que precisa ser para manter o motor girando na velocidade desejada na configuração de torque máximo. Quando você não sabe onde está o rotor, você acaba sobrecarregando o motor.
Outra maneira de analisar isso é que o campo acionador possui um componente seno e cosseno. Digamos que o cosseno é a parte 90 ° à frente do rotor e a parte senoidal é onde o rotor está atualmente. Qualquer ângulo de fase pode ser considerado apenas uma mistura diferente dos componentes seno e cosseno. No entanto, apenas o componente cosseno move o motor. O componente senoidal causa apenas aquecimento e representa energia desperdiçada.
No entanto, neste ponto, ele está no limite e qualquer alteração causará menos torque. Se a carga no motor aumentar, o rotor ficará mais de 90 ° para trás, o que causa menos torque, o que faz com que fique ainda mais para trás. Durante os próximos 1/4 de escorregamento, o torque para a frente diminuirá para zero. Então, para a próxima meia volta depois disso, o torque de acionamento realmente empurra o rotor para trás.
Neste ponto, você está totalmente ferrado. Lembre-se de que você entrou nessa situação em primeiro lugar porque o torque de acionamento não conseguiu acompanhar a carga e você acabou de experimentar um acionamento negativo líquido nos últimos 3/4 de turno. Se a carga for removida repentinamente e se você tiver muita sorte, o rotor poderá acelerar para sincronizar com o inversor no próximo 1/4 de ciclo, mas certamente não se houver qualquer condição que tenha causado o problema. ainda presente.
Uma vez que o rotor fica fora de sincronia, o torque líquido em qualquer rotação é 0. O produto de duas ondas senoidais de frequência diferente fica em média sempre igual a 0, independentemente do ângulo de fase entre elas.
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não exatamente como funciona, basta pesquisar no Google como os novos escs para quadcopters vão além do servo-padrão pwm por motivos de velocidade e precisão.
Em segundo lugar, o "start às cegas" tem o único objetivo de fazer o rotor mover-se aleatoriamente, mas em movimento, de modo que sua posição inicial possa ser determinada pela fem posterior que induz
Lembre-se também de que os BLDC são motores síncronos, o "deslizamento" não tem um grande lugar aqui. Grandes recursos para aprender a teoria "matemática", mas fundamental, de uma maneira "humana" podem ser encontrados nos fóruns da "esfera sem fim" :-)
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