Conduite aveugle d'un moteur CC sans balais BLDC

Je cherche à fabriquer un contrôleur BLDC avec un MCU, et j'ai lu le guide atmel AVR444 qui décrit la conception et le logiciel nécessaires pour un pilote sans capteur à temporisation contrôlée par emf.

J'élargis ma compréhension du sujet. L'application que je regarde est pour un quadcopter RC, donc le niveau de précision de la vitesse n'est pas critique tant que la poussée globale peut varier avec une réponse assez rapide. La charge ne va pas non plus varier beaucoup. Le moteur sera triphasé (enroulements Y), autour de 5-10V, <10A j'imagine.

Je comprends le concept de back-emf dans les enroulements flottants pour synchroniser la rotation du champ électrique. Cependant, ma compréhension est également que le couple ressenti au rotor est proportionnel à la différence de rotation entre le champ électrique et le champ du rotor permanent. Le rotor est donc généralement légèrement à la traîne, ce qui oblige le couple à essayer de rattraper son retard.

La note de l'application AVR444 conçoit le logiciel pour piloter le store du moteur (en utilisant un timing fixe) pour commencer, et l'accélérer jusqu'à un certain point, puis laisser le logiciel de contrôle back-emf prendre le relais. Cela est parfaitement logique pour moi, mais ce qui m'intéresse, c'est quelle est la limitation de la conduite du store motorisé?

Tant qu'il n'y a pas de différence énorme entre la vitesse de rotation du rotor et la vitesse de rotation du champ électrique, le couple accélérera le rotor et le forcera à correspondre au champ électrique. Puisque le champ électrique est contrôlé par le logiciel, quel serait le problème avec la commande aveugle du champ électrique et en supposant que le rotor continue? Il est probable que les rotations glissent de temps en temps, j'imagine, mais à des vitesses raisonnablement élevées (1000 à 5000 tr / min) et avec un certain degré d'inertie, ce sera sûrement en moyenne? Si la vitesse varie de 100 tr / min par exemple, je ne suis pas trop agité.

En utilisant une tension fixe pour l'entraînement du moteur et une fréquence de rotation fixe, je m'attends à ce que le courant dans les enroulements varie avec la quantité de couple nécessaire pour que le rotor corresponde au rythme de la rotation électrique. Un limiteur de courant sur l'alimentation pourrait arrêter quelque chose de trop fou.

Pensées? Je me rends compte que la méthode préférée consiste à utiliser back-emf dans une boucle de contrôle, mais je cherche une idée des limites de ne pas utiliser de boucle de contrôle et de conduire aveuglément un moteur BLDC.

EDIT: En plus d'être un point de recherche intéressant, il a également une utilisation pratique. Conduire à l'aveuglette des moteurs BLDC est une tâche assez banale, qu'un seul microcontrôleur pourrait effectuer. La conception actuelle que je regarde nécessite de petites MCU distinctes pour exécuter des boucles de contrôle serrées par moteur. Dans une conception avec 4 moteurs (éventuellement plus), c'est la différence entre 1 et 5 MCU sur la carte.

Conduire un store motorisé est une mauvaise idée pour plusieurs raisons:

1. C'est inefficace. Le moyen le plus efficace de faire fonctionner le moteur est que le champ magnétique soit à 90 ° devant le rotor. Autrement dit, le couple sur le rotor est le produit croisé du champ magnétique d'entraînement et de l'orientation magnétique du rotor.

   Avec le retour de position, le champ magnétique peut être maintenu près de l'angle optimal, ce qui signifie que le courant va réellement pousser le moteur au lieu de le maintenir en place. Autrement dit, l'amplitude est exactement ce qu'il faut pour maintenir le moteur en rotation à la vitesse souhaitée dans la configuration de couple maximum. Lorsque vous ne savez pas où se trouve le rotor, vous finissez par surcharger le moteur.

   Une autre façon de voir les choses est que le champ conducteur a une composante sinus et cosinus. Disons que le cosinus est la partie à 90 ° devant le rotor et que la partie sinus est là où se trouve actuellement le rotor. Tout angle de phase peut être considéré comme un mélange différent des composants sinus et cosinus. Cependant, seule la composante cosinus déplace le moteur. La composante sinus ne provoque que le chauffage et représente la puissance gaspillée.

2. Une fois que vous avez perdu le verrou, le jeu est terminé. Avec un entraînement fixe, l'angle d'entraînement ne sera que légèrement en avance sur le rotor à faible couple. Au fur et à mesure que la vitesse augmente (et que la tension d'entraînement effective diminue automatiquement en raison de l'EMF arrière) ou que la charge augmente, l'entraînement fixe se place jusqu'à 90 ° devant le rotor.

   Cependant, à ce stade, c'est juste sur le bord et tout changement entraînera moins de couple. Si la charge sur le moteur augmente, le rotor obtiendra plus de 90 ° derrière, ce qui entraîne moins de couple, ce qui le fait encore plus derrière. Au cours du 1/4 de tour de glissement suivant, le couple vers l'avant diminuera jusqu'à zéro. Ensuite, pour le 1/2 tour suivant, le couple moteur pousse le rotor vers l'arrière.

   À ce stade, vous êtes totalement foutu. N'oubliez pas que vous vous êtes retrouvé dans cette situation en premier lieu parce que le couple de conduite n'a pas pu suivre la charge et que vous venez de subir un entraînement négatif net au cours du dernier 3/4 de tour. Si la charge est soudainement supprimée et si vous êtes très chanceux, le rotor pourrait être en mesure d'accélérer pour se synchroniser avec le variateur au 1/4 de cycle suivant, mais certainement pas si la condition à l'origine du problème est en premier lieu toujours présent.

   Une fois que le rotor est désynchronisé, le couple net sur une rotation est égal à 0. Le produit de deux ondes sinusoïdales de fréquence différente est en moyenne toujours égal à 0, quel que soit l'angle de phase entre elles.

donc le niveau de précision de la vitesse n'est pas critique tant que la poussée globale peut varier avec une réponse assez rapide

pas vraiment comment cela fonctionne, juste google sur la façon dont les nouveaux ESC pour quadcopters vont au-delà du servo pwm standard pour des raisons de vitesse et de précision.

Deuxièmement, le "démarrage à l'aveugle" a le seul but de faire bouger le rotor, de manière aléatoire mais en mouvement, de sorte que sa position initiale peut être déterminée par la force électromotrice arrière qu'il induit.

Gardez également à l'esprit que les BLDC sont des moteurs synchrones, le «glissement» n'a pas une grande place ici. De grandes ressources pour apprendre la théorie très "mathématique" mais fondamentale d'une manière "humaine" peuvent être trouvées sur les forums "sphère sans fin" :-)