Фон
Я записал крутящий момент в зависимости от скорости на небольшом двигателе BLDC с двигателем 50 грамм, KDE 2304XF-2350 .
Я питаю двигатель при разных фиксированных напряжениях на ESC (электронный коммутатор) и при разных настройках дроссельной заслонки для ESC. Дроссель ESC существенно понижает фиксированное напряжение. Я измеряю «квази-многофазную» электрическую мощность переменного тока, поступающую в двигатель, используя трехфазный ваттметр. Я говорю квази-многофазный, потому что только одна фаза тока протекает через 2 обмотки двигателя в любой момент времени.
Я загружаю двигатель с помощью вихретокового тормоза: алюминиевый диск соединен с ротором, а двигатель / диск подвешены над двумя электромагнитами. Увеличение мощности электромагнитов вызывает вихревые токи в вращающийся диск, которые создают больший крутящий момент. Я измеряю постоянный крутящий момент и скорость при различных токах нагрузки, используя встроенный датчик крутящего момента и датчик Холла.
Вот мои данные на 8В, дроссель 50-100%. Каждый пунктирный экспериментальный набор имеет соответствующий надежный прогноз на основе простой модели двигателя постоянного тока и спецификаций KDE.
V = I R + E V = T
куда
проблема
Я просто не понимаю, почему экспериментальные данные расходятся с моей моделью на высоких скоростях - особенно на малых оборотах.
Например, при 70% -ном дросселе и 10 к / мин моя модель предсказывает крутящий момент ~ 20 мН-м, но «ослабленный на месте» двигатель выдает крутящий момент 25 мН-м. Что дает??
- Это ослабление поля BLDC? Если так, то почему не страдает крутящий момент?
- Если это не ослабление поля, что еще может привести к изменению наклона кривой крутящий момент-скорость в зависимости от скорости?
добавление
Что также смущает меня об этой скоростной дивергенции, так это то, что эффективность экспериментального двигателя улучшается с FW.
Как я понимаю FW для PMSM, некоторая часть тока статора (Id?) Расходуется на «борьбу» с полем якоря, а не на создание крутящего момента (Iq), поэтому вы фактически теряете некоторую эффективность.
Тем не менее, экспериментальная эффективность моего двигателя не падает так резко, как моя модель, так как двигатель развивает большую скорость (относительно модели) при том же крутящем моменте.
Как упомянул Neil_UK, ESC может играть какую-то хитрость с фазовым углом на якоре. Как я могу измерить фазовый угол у якоря?
Я уже измеряю общий фазовый угол на клеммах двигателя с помощью моего ваттметра (Φ = acos (∑P / ∑S) для всех 3 фаз), но этот фазовый угол включает в себя запаздывание по току от индуктивности, связанной с увеличением скорости, и гармоническое искажение из-за шумового переключения. ,
гипотеза
Крутящий момент не страдает в случайной области FW, потому что двигатель BLDC продолжает потреблять больше мощности на FW в отличие от PMSM, которые потребляют «постоянную» мощность во время FW (игнорируя неэффективность). Я проверю данные сейчас!
источник
Ответы:
Проблема, с которой вы столкнулись, связана с формой контроля, которую вы используете. Практически каждый контроллер BLDC, ориентированный на хобби / квадрокоптер (обычно называемый «ESC»), использует трапецеидальное управление без датчика. Эта форма контроля принципиально отличается от формы управления, на которую вы ссылаетесь в своем вопросе, которая называется полевой контроль или FOC.
Детальное описание различий в этих методах контроля потребует слишком длинного ответа, и я призываю вас исследовать их самостоятельно. Тем не менее, тест в том виде, в котором он существует в настоящее время, не позволяет должным образом отделить характеристику скорости / крутящего момента двигателя от характеристики драйвера. Отсутствие датчика высокого разрешения также влияет на производительность двигателя на низкой скорости. Если вам нужны хорошие характеристики на низких скоростях, вам нужен кодер в какой-либо форме, независимо от рассматриваемой техники управления.
Если вы хотите правильно охарактеризовать эти двигатели в полном диапазоне скоростей, вам действительно понадобится сенсорный драйвер FOC.
источник
Я думаю, что простое объяснение могло бы состоять в том, что установка дросселя на 50% не означает пониженное напряжение на 50%, потому что, если нагрузка мала, ток возвращается к 0 между импульсами ШИМ, так что выходное напряжение выше 50 %. Посмотрите напряжение в понижающем преобразователе с разрывным током.
источник