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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BLDC ansteuerung mit B6-Brücke


Autor: Mangan (Gast)
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Hallo,
ich habe eine Frage zu dem Zusammenhang zwischen den Phasenstrom und dem 
Gesamtstrom. Wie kommt es zustande das der Phasenstrom doppelt so hoch 
sein kann wie der Strom in der Zuleitung (Gesamtstrom) der B6-Brücke. 
Bzw. welchen maximalen Wert kann der Phasenstrom in Bezug zu dem 
Gesamtstrom denn anehmen?

Autor: ich (Gast)
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> kommt es zustande das der Phasenstrom doppelt so hoch
> sein kann wie der Strom in der Zuleitung

Wo steht denn sowas?

Autor: Mangan (Gast)
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Vergessen zu sagen, dass die B6-Brücke mit MOSFET's realisiert wird und 
diese mittels PWM angesteuert werden.

Autor: Otto J. (Gast)
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Meinst du vielleicht die Rückinduktionsspannung der Wicklungen die sich 
mit der Vcc addiert und den daraus resultierenden Strom???

Autor: Mangan (Gast)
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Das wurde mir so geasgt und ich konnte mir das bisher noch nicht 
erklären.
Wobei das der Strom in der Phase unterschiedlich zu dem Gesamtstrom ist, 
ist mit klar nur das er doppelt so hoch sein kann ist noch unklar. 
Bisher dachte ich das es nur ein kleiner unterschied ist.

Autor: Mangan (Gast)
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Ob es an der Gegen-EMK liegt weiß ich leider nicht kommen da so hohe 
Ströme zusammen?

Motor ist in Dreick geschalten.

Autor: Michael O. (mischu)
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Das Verhältnis Phasenstrom zu Gesamtstrom kann theoretisch gegen 
Unendlich gehen.
Der Strom der in die Brücke hinein- oder hinausfließt bei einer 
bestimmten Zwischenkreisspannung entspricht der Wirkleistung die der 
Antrieb umsetzt (inklusive Verlusten im Umrichter / Antrieb).
Der Phasenstrom kann und wird unter Umständen eine hohen Anteil 
"Blindstrom" oder auch Magnetisierungsstrom tragen.

Die Frage nach BLDC ist leider etwas pauschal, da es ganz 
unterschiedliche Derivate mit unterschiedlichen Feldverläufen gibt, die 
sich jeweils etwas anders verhalten. (z.B. ist ein BLDC Antrieb mit 
sinusförmigem Verlauf eher ein Synchronmotor, mit einem rechteckförmigen 
Verlauf eher ein Schrittmotor oder Reluktanz)

Der Verlauf der Phasenströme hängt von den Maschinenparametern und dem 
Arbeitspunkt ab. Läuft der BLDC-Motor als Generator und bekommt soviel 
mechanische Leistung eingespeist das exakt alle Verluste gedeckt werden, 
wird der Zwischenkreisstrom zu null.

Nun, ein Anhaltspunkt für eine Grenze ist der Phasenstrom der am 
blockierten Motor auftritt (oder bei schneller beschleunigung) und keine 
Strombegrenzung in der Regelung hast. Im Extremfall legst Du die volle 
Zwischenkreisspannung an den Motor über die MOSFETs und hast nur den 
DC-Widerstand der Windung.
Im Motorischen Fall reduziert die Gegenspannung deine angelegte 
Zwischenkreisspannung und somit den Strom.
Im Generatorschen Fall addiert sich die Gegenspannung zu der 
Zwischenkreisspannung und der Strom steigt noch!!!

Autor: Max M. (xxl)
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Im Dreieck ist die Strangspannung gleich der Leiterspannung.
Im Stern wären die Strangspannung nur Leiterspannung/Wurzel 3.

Zur EMK findeste hier im Absatz 2.2 was:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromotorische_Kraft

Autor: Olof Gutowski (ole)
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Moin,

im Grunde ist doch so eine Schaltung wie ein Buck-Converter zu sehen.
Der mittlere Strom der durch das System "Antrieb" fließt sagt gar nichts 
über  den Strom auf den Phasen aus.

In der off-time der PWM fließt durch die Spulen (Induktivitäten) der 
Strom weiterhin und erhöht somit den mittleren Stromfluss im Motor.

Richtig(er) wäre hier die Betrachtung der Leistung.

Was meiner Ansicht nach möglich ist, ist den Strom kurz vor dem Ende der 
ON-time der PWM zu messen und davon auszugehen, dass dieser während der 
OFF-time  konstant bleibt.

Nimmt man nun einen Motor mit sehr niedrigem Wicklungswiderstandes, dann 
wird schnell deutlich, dass die ON-Time nur sehr kurz sein kann (ohne 
gegen-EMK betrachtet) bis der Induktivität der Nennstrom von, sagen wir, 
5A eingeprägt wurde. Wenn man sich das mal für 60V und 10mH ausrechnet 
wird man sehen, was ich meine....


Gruß,

Olof

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Konstant? nicht wirklich...

Hier mal ein Bild des Strangstroms

Motor im Leerlauf, halbe Drehzahl, Schaltfrequenz 65khz(!).
ist ein Modellbaumotor. (Neumotor irgendwas...)

Autor: Mangan (Gast)
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Vielen Dank schonmal für die Hilfe von euch allen :)

Der Zusammenhang ist mir zwar noch nicht klar aber scheint kein 
einfaches Thema zu sein.
Das Oszilloskop Bild find ich schonmal super kannst du dazu auch 
gleichzeitig den Gesamtstrom in der Zuleizung messen?

Autor: Mangan (Gast)
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Noch eine Frage wie würdet ihr dann Vorgehen bei der Messung der 
Phasenströme. Wenn ich dieses über einen Shunt-Widerstand machen möchte. 
Bei der Auslegung des Shunts muss ich doch den maximalen Strom kennen?

Autor: Olof Gutowski (ole)
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Andreas R. schrieb:
> Konstant? nicht wirklich...
>
> Hier mal ein Bild des Strangstroms
>
> Motor im Leerlauf, halbe Drehzahl, Schaltfrequenz 65khz(!).
> ist ein Modellbaumotor. (Neumotor irgendwas...)

Moin!

Ja klar, konstant ist er natürlich nicht. Aber so für das Verständnis.

Während der Strom der Aus dem Netz gezogen wird in der OFF-time der PWM 
zu null werden sollte fließt innerhalb eines Stranges vom Motor der 
Strom weiterhin getrieben durch die Induktivität und über die 
Freilaufdioden.

Leider stehen mir keine derart schönen Messgeräte zur Verfügung.

Aber evtl. hilft da mal eine Simulation!

Gruß,

Olof

Autor: mo (Gast)
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Noch mal zum Zusammenhang Gesammtstrom zu Strangstrom unter der 
Voraussetung, daß im Block kommutiert wird:
Mit dem Tastverhältnis der PWM verringert man die effektive Spannung 
über den Motorsträngen.
Beispiel: Uzk = 24V, DutyCycle=0.5 ==> Ustrang = 24V*0.5 = 12V
Jetzt kommt das Prinzip DC/DC-Wandler ins Spiel.
Die eingehende Leistung ist Pein=24V*Igesammt
Da die Leistung nicht verloren geht, ergibt sich ein Spulenstrom von 
Istrang=Igesammt/DutyCycle
Die Gegenrechnung zeigt Ustrang*Istrang=Pein
Die maximale Größe von Istrang ist der Blockierstrom.
Die Rechnung für Istrang gilt dabei Unabhängig von der Verschaltung im 
Stern oder Dreieck. Istrang ist der Strom, der in einer der Zuleitungen 
der Motors fließt.


Zur Messung: Entweder mit zwei Shunts in zwei Motorstängen (der dritte 
berechnet sich über die Knotenpunktregel) oder Messung in der Zuleitung 
zur B6-Brücke jedoch hinter den Kondendsatoren. Voraussetzung: PWM muss 
im Stromverlauf erkennbar sein. Beispiel: Bei DutyCycle=0.5 ist der 
Strom 50% der Zeit Null und 50% der Zeit maximal. Dann entspricht der 
maximale Strom dem Strangstrom.

Gruß
mo

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Ich habe leider kein Bild des Stromes in der Zuleitung zur Brücke, kommt 
man auch kaum ran, da das ja auf der Platine ist. Man kann sich die 
Stromform aber leicht herleiten: Sie entspricht dem gemessenen Strom in 
den "ON"-Phasen (Ch1 = 50V), und ist 0 in den Off-Phasen(Ch1 = 0V).

Das Blaue ist übrigens das Kommutierungsignal, low-high kurz nach Beginn 
des Sektors, high-low bei einem Rotorwinkel von 30° (Sensorlose 
Kommutierung).
Man erkennt auch, wenn man genau hinsieht, dass einige ° vorkommutiert.

Das einzige, was ich noch bieten kann, ist der Strom zwischen 
Zwischenkreis und der Spannungsquelle.(im Anhang, gleicher Betriebspunkt 
wie das erste Bild)

Bez. Verlauf des Strangstroms in der Off-Phase der PWM: Es ist nicht nur 
ein einfacher Freilauf (L und D) sondern es kommt noch die vom Motor 
induzierte Gegenspannung, die den Strom abbaut 
(Drehzahl*Drehzahlkonstante). In meinem Fall habe ich aktiven Freilauf 
(die intrinsische Diode der FETs wird durch einschalten des FETs 
kurzgeschlossen), so dass der Strom - verursacht durch eben diese 
Gegenspannung - sogar die Polarität wechselt. (siehe Bild oben)

Autor: mo (Gast)
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Wenn man die Strommesswerte noch ein wenig glättet kannst man daraus die 
Strangströme über o.g. Formel
Istrang=Igesammt/DutyCycle
berechnen. Das ganze funktioniert auch bei aktivem Freilauf.

Gruß
mo

Autor: Mangan (Gast)
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sorry das ich solange nicht geschrieben habe.
Danke nochmal für die ganze Hilfe habe es nun verstanden :)

Grüße

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