Hallo! Hab hier einen Asynchronmotor aber keinen passenden Umrichter (Umrichter kostet etwa 800EUR!! -> also selberbauen!) Der Motor hat eine max. Drehzahl von 75000Umd/Min. Versorgt wird der Asynchronmotor mit einem 3Ph-Drehfeld mit max. 30V und max. 8A. Und nun die alles entscheidende Frage: Wie kann ich ein variables Drehfeld erzeugen, sodass der Motor sauber im Kreis läuft..? Dachte da an ein Spezial-IC a'la SA828 (gibts nicht mehr!), wodurch ich die PWMs leicht generieren kann. Die Endstufe ist weniger das Problem... (Hab ausreichend Erfahrung, denke ich... g) Wie muss dann der genaue Programmablauf aussehen, wenn ich über die PWM die Ausgangsfrequenz des Drehfeldes und ebenfalls den Strom durch den Motor begrenzen muss? (Da sonst ja der Motor bei niedriger Frequenz mehr Strom ziehen würde) Um jedoch bei max. Drehzahl den Nennstrom zum fliessen zu bekommen, muss ich die Betriebsspannung höher als 30V ansetzten, da sonst durch die Motorinduktivität nicht mehr der nennstrom fliesst. Gleichzeitig darf ich jedoch im Mittel nicht über die 30V kommen! Ziemlich komplizierte Sache... :-/ Hier hat nicht zufällig einen fertigen schaltplan samt Software für einen solchen Umsetzer? Oder noch besser einen defekten Umsetzer, den er günstig abgibt..? :) Im Vorraus schonmal danke!
Versuchs mal mit dem M16C uC. Der hat einen speziellen Timer Modus um 3 Phasenmotore anzusteuern. Application Notes gibt es auf www.m16c.de Ansonsten ist es ziemlich einfach: Die 3 Phasen lassen sich mit ein paar Logikgattern erzeugen. Die Ausgangssignale mit der PWM verknüpfen. Die PWM ist direkt proportional zur erzeugten Frequenz.
Werd mir das mal genauer anschaun... "Die 3 Phasen lassen sich mit ein paar Logikgattern erzeugen." Öhmmm... wie? bzw. welche gatter wie verschaltet? :) "Die Ausgangssignale mit der PWM verknüpfen." Irgendwie check ich das jetzt nicht so recht... Für 3 Phasen, die untereinander um 120Grad verschoben sind brauch ich doch auch 6 unterschiedliche PWM-Signale, die jeweils 3 "Schalter" des DS-Wechselrichters ansteuern. Je nach Puls-Pausenverhältnis fliesst durch die bestromten Wicklungen ein Strom, der wiederum durch das Puls-Pausenverhältnis konstant gehalten werden muß. Die Drehfeld-Ausgangsfrequenz ist dann doch nur die Geschwindigkeit, wie schnell die PWM-Sinus-Folgen ausgegeben werden. Im Extremfall könnte die Ausgangsfrequenz des Drehfeldes sogar 0Hz sein, wobei die Wicklungen des Motors immer noch durch die PWM-Signale richtig bestromt werden müssen (um die Achse festzuhalten). Im anderen Extrem ist die Drehfeld-Ausgangsfrequenz 1250Hz. Dadurch müssen die PWM-Signale ein vielfaches von 1250Hz sein, damit der Strom geregelt werden kann. Ich stelle mir die Stromregelung so vor: P+ -> Wechselrichter-Satz in Brückenschaltung plus Motor -> Shunt zur Stromerfassung -> P- Dadurch sollte doch der Strom in jedem Augenblick immer konstant das 1,73fache des Nennstroms bleiben, oder? (Weil eine Wicklung "komplett" und 2 ein "bischen" bestromt werden - oder irre ich da jetzt...) Die Signalgenerieung ist ganz schön kompliziert.. :-/ Ciao!
HI, strebst Du eine sinus-Ansteuerung an, oder Trapez? Der Spulenstrom ändert sich sowieso linear, eine sinoide Ansteuerung bringt hier mit Hausmitteln Probleme. Vor allem bei 75.000rpm. Bist Du sicher? Als Schaltkreis kannst Du einen Mega8 nehmen (Trapez), oder einen ST72141K, wenn Du selber parametriern musst. Willst Du fertige Timings verwenden, kannst Du auch noch auf andere fertige IC's zurückgreifen (laberlaber, finde ich wieder nicht.Mann, meine Ordnung). Die Frequenz/Drehzahl hängt nun aber stark vom aufbau des Motors ab. Also wie viele Magnetpole vom derhfeld erregt werden und wie viele Magnetpole dem gegenüberstehen. Gruß Axel Wollt das Datenblatt vom ST7 anhängen. Ist aber zu gros schade
was mir auffällt: ein asynchron ist etwas anderes, als ein synchronmotor? Sicher, der synchronmotor folgt seinem Drehfeld synchron und bleibt bei Überlast stehen. Was macht ein asynchronmotor? Was hast Du für einen Motor jetzt, ? Gruß Axel
Also ein ASync ist schon ähnlich wie ein Syncro nur hast du da halt Schlupf, der das Verhältnis von Feldfrequenz zu Läuferfrequenz beschreibt. Nur im Leerlauf hast du mit dem Async theoretisch einen Schlupf von 0 (Feld&Läufer synchron), während man bei höherer Last dann einen Schlupf hinzukommt (da bekommst beim Syncro ja erstmal nur einen größeren äh, DingsBumms Winkel, ohne dass sich die Drehzahl ändert). Im Extremfall ist s=1 (Läufer steht, nur Feld dreht sich). Beim Async Motor kannst du durch die Frequenz aus dem FU nur die LEERLAUFdrehzahl vorgeben, die erreichte Drehzahl ist abhängig von der Last. => Vom Prinzip her genauso anzusteuern wie ein Syncro, man muss evtl nur mehr Aufwand treiben, wenn man Drehzahlen halten will bei wechselnder Last
Hallo! Die Daten des Motors sehen ja recht exotisch aus. Wo werdern solche Motoren eigentlich verwendet? Wo bekommt man die her? (Ich hatte übrigens in grauer Vorzeit mal 'nen Umrichter mit dem SA828 gebaut, dann aber Probleme mit niederfrequenten Oszillationen im Strom und dadurch irgendwann die Lust verloren..) servus, Martin
Ich kann euch (auch) zeigen, wo sowas drinne iss... http://www.torcman.de/faszination/praxis/kunden/helis/Joker_tm430heli.htm Ich habe einen kleinen 41mm Durchmesser x 24 Lang (ohne Welle) gerade auf dem Tisch. Der macht kein Kilowatt, bewegt sich aber durchaus im 150-200Watt Bereich. Den habe ich auch verbaut, aber nicht in einem Modell. Gruß Axel
nochwas zum Lesen für die Nacht bzgl. des Drehfeldes. ein 5Phasen-Motor ist ja eher ungewöhnlich. http://egweb.mines.edu/msimoes/journal_papers/IESvol49pp1154-1164.pdf
Hallo! Die Torcman/Torquemax Motoren sind doch alles 3-Phasen Synchronmotoren, oder?? Die 3-Phasen Torquemax Motoren werden aber nicht wie normale Synchronmotoren betrieben, sondern immer schön in der nähe des Kipp-Punktes. Dazu gibt's bei http://www.aerodesign.de/peter/2001/LRK350/ schöne Informationen. zu den Umrichtern siehe Speedy-BL. 5-Phasen Schrittmotoren wurden jahrelang von Berger-Lahr hergestellt, jetzt aber nicht mehr (vielleicht weil ein 3-Phasen Motor doch besser ist? Die 5-Phasen Motoren waren echt gut, hab einen ohne Last schon mit 80000 Schritten pro Sekunde laufen lassen) servus, Martin
Hallo! Also der Motor ist eine sog. HF-Spindel (wird zum vorwiegend zum gravieren verwendet). Die Drehzahl von 75.000rpm ist schon richtig! :) Der Motor hat ein Polpaar, wodurch bei max. drehzahl ein Drehfeld von 1250Hz benötigt wird. Sinus oder Trapez?? Sinus wäre mir um einiges lieber, da der Motor bessere Rundlaufgenaugikeit hätte und somit bestimmt ruhger läuft.. Ich weiß, daß dies nicht leicht werden wird, aber 800EUR für einen Umrichter ausgeben will ich ja auch nicht unbedingt... (...nur für ein Hobbyprojekt.) Die Speedy-BL habe ich auch schon gesehen, aber keinerlei Schaltpläne und Softwaredoku gefunden. Scheint ein rein kommerzielles Teil zu sein.. :-( (..oder bin ich nur blind?) Vielen Dank jedenfalls für die bisherigen Antworten. Wäre Super, wenn mir noch jemand genauere Tipps zur PWM-Signalgenerierung geben könnte..! Ciao, Wilhelm
Hallo! 1250Hz schaffen die meisten Umrichter sowieso nicht. da würde es einen normalen Motor sowieso zerlegen. HF Spindelmotoren werden meist/zum teil/oft??? im Blockmodus betrieben, weil bei den hohen Drehzahlen der Drehmomentrippel eh' egal ist. Durch das Trägheitsmoment merkt man's kaum noch. Speedy-BL: kann die Seite auch nicht mehr finden:-( servus, Martin
@Martin: Blockmodus? D.h. genau? Bitte klär mich mal auf! Meinst du, dass es überhaupt möglich ist, sowas privat zu realisieren? Danke & Ciao!
Hallo! Im Blockmodus wird der Sinus einfach durch ein Rechtecksignal ersetzt. Das ist gerade für hohe Frequenzen üblich, weil da meist die Spannung fehlt, und man das letzte an Grundwelle (die gewünschte frequenz) 'rausholen kann.(was bei 30V natürlich eigentlich nicht der Fall ist). Zu beachten ist natürlich, daß die Motorspannung in etwa proportional zur Frequenz sein sollte. Deshalb wurde früher dem Umrichter im Bolckmodus ein Tiefsetzsteller vorgeschaltet, der eine variable Versorgungsspannung bereitstellt (so daß über den ganzen Frequenzbereich der Blockbetrieb möglich ist)). Für einen sehr kleinen Frequenzbereich kann man die Spannung evtl. konstant lassen. zu einer privaten Realisierung: sollte kein Problem sein ,nur'ne Herausforderung ;-) Ich würde versuchen, die Pulsmuster des Blockbetriebes direkt per SW zu machen, wobei interruptgesteuert immer der nächste Zustand ausgegeben wird. Für niedrige Frequenzen ließe sich natürlich das Pulsmuster noch mit einem frei laufenden PWM Signal kombinieren, was ich aber wohl in HW machen würde. Das PWM ließe sich dann einfach an die Frequenz anpassen. servus, Martin
hier habe ich die Software/Schaltplan/Layout für'n Mega8 im Blockmode. Aber eben 'nur' 3 Phasen.
stromlaufplan: ist übrigens nicht der Speedy-BL, sondern eine abgerüstete Version für 5Volt von B.Konze. Ansonsten kann ich noch ddie Seite www.bldc.de empfehlen, da kann man sich auch einiges runterladen. Der Tornado läuft auch mit höheren Spannungen, ob bis 30V, weiss ich nicht. Die Motoransteuerung ist aber ohne großartige Regelschleifen - Power drauf und dreht. Die Motorposition wird aus der Induzierten Spannung der gerade nicht bestromten Phase bestimmt, etwas gewartet und dann umgeschaltet. Funktioniert aber prima, wenn der Motor auch nicht ganz so betrieben wird, wie in den AppNotes von ST.
Hallo Axel! Das sieht ja ganz schön interessant aus.. :-) (Danke für den Tipp!) Verstehst du, wie das mit dem PWM und den EMK-Signalen genau hinhaut?` So, wie es im Text beschrieben ist, generiert der Atmel nur die statischen Schaltsignale der Mosfets... Muss den der Strom durch den Motor bei langsamer Drehzahl nicht überwacht werden? Im Vorraus schonmal Danke!
Hab mir das ganze nochmal durch den Kopf gehen lassen... Wenn der Motor langsam dreht kommt der Strom durch den Motor schnell zum fließen. Wenn nun aber die Drehzahl steigt, steigt auch die Motorinduktivität wodurch der Stromfluß nicht mehr zustandekommt. D.h. wiederum, dass der Motor nicht mehr die komplette Leistung bei hoher Drehzahl bringt und somit zusammenbricht. -> D.h. es wird unter Belastung bei hoher Drehzahl nicht mehr die Nennleistung erreicht!! Daher muss ich irgendwie den Strom in den Phasen auswerten! @Alex: Dein Link ist zwar interessant, aber für mich unbrauchbar, da eine HF-Spindel ein Asynchronmotor und die BLCD-Elektronik für einen Synchronmotor ist. Bei einem Asynchron reicht die EMK nicht aus, für eine Auswertung da ja der Dauermagnet zur Spannungserzeugung fehlt. Die geringe Gegen-EMK vom Asynchron beruht ja auf dem Effekt des Restmagnetismus im Läufer. Kann mir zufällig jemand hierzu weiterhelfen? Mir reicht eine Stromregelung in verbindung mit einem variablen Drehfeld. Eine Drehzahlregelung, sowie eine Rotorlageerfassung für Drehzahl gegen 0 brauche ich nicht. Ich muss also "nur" ein 3Phasen-Drehfeld erzeugen, bei dem ich den Strom in den Phasen per PWM regeln kann. Tipps? ;-) Danke & Ciao!
Hallo, wird ein Motor bei solch hohen Drehzahlen überhaupt noch über die Spannung (PWM) geregelt? Normalerweise sollten die 30V doch schon am Ende sein und man regelt die Drehzahl über eine Steigerung der Frequenz. Und wenn die Spannung am Ende ist, dann hat man ja wieder den oben beschriebenen Blockmodus. Eine Stromregelung könnte man vielleicht so aufbauen: Strom über einen Shunt messen und bei zu großem Strom Frequenz reduzieren. Dann gibt es auch noch Controller oder Treiberbausteine, die eine automatische Abschaltung bei zu hohem Strom ermöglichen (z.B. C164 oder ich glaube auch DsPIC). Dabei wird der Zwischenkreisstrom über einen Shunt + Comparator ausgewertet und wenn ein Schwellwert überschritten wird, dann werden die Ausgangsstufen abgeschaltet. Bis denne, Ralf
Hallo Ralf! Zitat: "Strom über einen Shunt messen und bei zu großem Strom Frequenz reduzieren." Hmmm... Wenn dann aber f kleiner wird, wird auch die Motorinduktivität kleiner und somit der Strom noch größer... Oder irre ich da jetzt? Ähmmm... Ich glaub, jetzt ist der Groschen gefallen... ;-) Stimmt dies so: Ich generiere die 6 Schaltsignale für die Drehstrombrücke mit Sicherheitszeit durch einen Controller als reine Rechteckspannungen. Und über einen Shunt messe ich den Gesamtstrom durch die DS-brücke und regle damit die Zwischenkreis-Spannung. (Frage: Mess-Sollstrom = 1,73 * Motor-Nennstrom, oder?) Würde das so hinhau'n? Danke & Ciao!
Hallo, ich habe das mit der Frequenz eher so verstanden, dass sich ab einer bestimmten Spannung die Drehzahl nicht mehr über die Frequenz regeln lässt. Das heißt man bekommt durch die Spannung keinen Drehmoment bildenden Strom mehr in den Motor hinein. Also erhöht man die ansteuernde Frequenz und somit auch den Schlupf, wodurch der Strom wieder größer wird. Dabei könnte man also über die Frequenz auch den Strom regeln. Das ist dann glaube ich sowas wie Feldschwächung oder so. Das mit dem Strom sollte so passen. Man hat ja normalerweise einen Kondensator, der die Spannung für den Motor zur Verfügung stellt. Dahinter kommt dann die Endstufe, die diese Spannung entsprechend zerhackt, dammit die Spannung für den Motor passt. Man misst nun den Gesamtstrom der aus dem Kondensator (oder auch aus dem Netz) kommt und nutzt dies zum regeln. Man könnte natürlich auch zwei einzelne Phasenströme in ähnlicher weise messen. Dann sitzen die Shunts nicht im Zwischenkreis, sondern in 2 Phasen. Das ganze mit dem Blockmodus funktioniert natürlich nur wenn der Motor schon läuft und die zur Verfügung stehende Spannung voll ausgereizt ist. Wenn man gleich am Anfang die volle Spannung auf den Motor gibt ist das wahrscheinlich nicht so gut. Gruß, Ralf
@Ralf: "Bei einer bestimmten Spannung kann man die Drehzahl nicht mehr mit der Frequenz ändern" - OK, dass ist noch einleuchtend, weil u.U. das nötige Drehmoment wegen fehlenden Stromes durch den Motor durch die steigende Induktivität nicht mehr ausreicht. Man bräuchte hier für einen schnelleren Stromanstieg eine höhere Spannung. "..also erhöht man die Frequenz.." - Hä?? dummguck Die Drehzahl läst sich nicht mehr über die Frequenz ändern, deshalb erhöht man die Frequenz? - Öhmmm.... Wie? :-o Ciao!
Hallo, war natürlich Blödsinn. Ich meinte, das man den Motor bis zu einer bestimmten Drehzahl über sowas wie eine Spannungs-Frequenz-Schlupf-Kennlinie regeln kann. Ab einem bestimmten Punkt ist dann die Spannung auf ihren Maximalwert angestiegen und kann nicht weiter erhöht werden. Dann erhöht man nur noch die Frequenz und damit den Schlupf. Hierdurch entsteht wieder eine größere Differenz zwischen ansteuernder und Rotorfrequenz und damit steigen die Ströme im Rotor und der Motor bildet wieder mehr Drehmoment aus. Damit kann man dann die Drehzahl des Rotors weiter steigern. Wenn die Ausgangsspannung voll ausgereizt ist, könnte man dann z.B. auf den Blockmodus umschalten. Bis zum Blockmodus würde man dann mit Sinusmodulation fahren. Hoffe jetzt passt alles... Ralf
Seitdem Motorola freescale heißt, findet man nichts mehr... http://www.motorola.com.cn/semiconductors/mcudsp/appnote.html Dort findest Du viele ANs zum Thema BL und (a)synchron-Motoren. z.B. die AN1524 Sowohl SW als auch HW. Zum Experimentieren gibt es auch fertige Eva-Module: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=DSP56F807EVM unten bei Evaluation/Development Boards and Systems das ecopthivacbldc hat z.B. http://www.isb-electronic.de/E.html gelistet. Aber für dich sind eher die LOVAC (low voltage alternating current) passend.
Vielen dank Profi, für deinen ausführlichen Beitrag! :) Hab jetzt noch'ne weitere Frage: Ich realisiere dies jetzt so: Ich hinterlege den 3-Ph-PWM-Sinus (6 Steuersignale) als Bitmuster mit einer auflösung von 256 Schritten in einem EPROM, dass ich mittels eines Zählers einfach durchtakte. Die ZK-Spannungsregelung möchte ich mittels gesteuerten Gleichrichter (Thyristoren) und fetten Elko erzeugen. 1. Kann es Probleme geben, wenn ich von einem Ringkerntrafo (30V/15A) den Ausgang mittels Phasenanschnitt gleichrichte? 2. Strom(ZK-)regelung: Wenn der Motor 8A benötigt, wie hoch muss dann der Stromfluß durch die komplette Wechselrichterbrücke sein? 8 * 1,73? 3. Wie verhält sich die Strom/Spannung am Motor, wenn er belastet wird? Normalerweise würde er ja mehr Strom ziehen wollen. Da ich diesen aber durch die ZK-Spannung kostant halte, steigt dann der Innenwiderstand und somit die Spannung für mehr Leistung? Im Vorraus schonmal vielen Dank! Wilhelm
Thread_nach_vorne_rück Kann keiner meine Fragen beantworten?
Guten Tag Wilhelm,
sind zwar erst 10 Jahre vergangen, aber hast du schlussendlich dein Ziel
erreicht?
Auch ich suche nach einem Kleinspannungs-FU, der ohne grossen
Regelkomfort ein drehzahlvariable3 3-phasiges Drehfeld erzeugt.
Ich bin jüngst auf Hersteller gestossen, die Kleinspannungs-FU anbieten,
Speisung über 24 - 60VDC.
Meine Anwendung ist ein eisenloser Motor mit geringer Induktivität, die
gängigen BLDC-Controller können ohne die induzierte EMK ("BEMF") nicht
arbeiten; die 230 - 400 VDC FU sind mir zu gefährlich.
Ich werde mal nachfragen, ansonsten bin ich für Hinweise dankbar.
Gruss Mathias
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