SVPWM Ansteuerung eines BLDC

[toby (Gast)]

Dieser Thread wurde ausgelagert aus folgender Diskussion zum Thema 
Umrichter für E-Kart Anwendung:

Beitrag "Umrichter für E-Kart Anwendung 60V / 120A"

und bezieht sich auf folgende Fragestellung:

[..]
1.)
Was mich persönlich noch interessieren würde: wie hast du die SVPWM für
den BLDC realisiert? [...]
Hingegen beim BLDC musst du ja die Rückmeldung vom Motor (sprich eben
die Rotorposition) berücksichtigen, und ich frage mich grade, wie man
z.B. die Hallsensor-Signale mit der RZM "verknüpft". Ich nehme einfach
mal an, dass die Hallsensoren den "Sektor" (siehe Artikel
"Frequenzumrichter mit Raumzeigermodulation") vorgeben, welcher grade
aktiv ist.

2.)
Werden die Ansteuersignale
dann hardwaremässig generiert oder so wie im genannten Artikel per SW?

3.)
Und - benutzt du Hallsensoren oder die BEMF, und wenn letzteres: wie
lässt du den Motor anlaufen?

[..]

Hi,

also zu 1.)
Ich habe die SVPWM als Matlab/Simulink Modell aufgebaut. Als 
Eingangssignale benötigt die Software den elektrischen Winkel des Rotors 
und den Betrag des Raumzeigers (Sollwert).

In Folge wird dann der Sector und Sectorwinkel bestimmt. Dann mittels 
Trigonometie die Beträge der verschiedenen Einschaltzeiten der 
jeweiligen Spulen berechnet.

Ausgangssignal SVPWM ist der Dutycycle pro Phase.

Das ganze habe ich mit dSPACE TargetLink in fixed-point-arithmetik 
skaliert und anschließen in ANSI-C Code gewandelt.


zu 2.)
Hardwareseitig gehen die 3/6 Phasen PWM auf entsprechende Halbbrücken 
die jede Phase treiben.

zu 3.)
Ich verwende einen AS5134 zur Bestimmung der Absolutposition und habe 
eine Interpolationsroutine um aktuell auch bei Drehzahlen bis zu 
9000/min noch genug Messwerte liefert um das Feld entsprechend genau zu 
stellen.


Grüße,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
Also grundsätzlich verstehe ich dein Vorgehen schon.
Allerdings sind für mich Dinge wie dSPACE, TargetLink oder Simulink 
Fremdwörter :-( wenn ich einen SVPWM-Algorithmus implementiere, benutze 
ich dazu Excel, das geht auch ;-)

Also, wie gesagt - grundsätzliches Vorgehen ist bekannt, ABER:

bei "normaler" SVPWM wird das ja wie folgt gemacht:

- 1 Sektor = n Schritte
- Ein Timer läuft und zählt den Umlaufwinkel Omega hoch
- Anhand von Omega und des aktuellen Sektors werden die Einschaltzeiten 
für jede Phase berechnet (z.B. mittels Sinustabelle)
- Wenn Omega = n, dann wird in den nächsten Sektor gewechselt und die 
Einschaltzeiten neu berechnet; zudem wird Omega = 0 gesetzt.

Soweit ist das Vorgehen also klar; Aber wo kommen nun diese Hallsensoren 
ins Spiel? Wie ich bereits angedeutet habe, nehme ich einfach mal an, 
dass die Halsensoren den Sektor vorgeben. In meiner Vorstellung wird 
dann wie folgt vorgegangen:

- 1 Sektor = n Schritte
- Mittels Timer wird die Zeit t gemessen, in der ein Sektor aktiv ist
- Ein weiterer Timer wird dann so konfiguriert, dass er alle t / n 
Sekunden aktiv ist und Omega hochzählen kann. Anhand von Omega werden 
dann die Einschaltzeiten der Phasen berechnet
- Wenn Omega = n, dann wird in den nächsten Sektor gewechselt, und der 
Timer, welcher die Sektordauer misst, wird zurückgesetzt

Das Problem bei diesem Vorgehen ist natürlich, dass der Motor bereits 
drehen muss, damit man ihn korrekt kommutieren kann. Das kann ich mir 
aber irgendwie nicht vorstellen, denn so könnte man den Motor ja nicht 
"hochfahren", ausserdem hätte man wohl einen Drehmoment- und 
Drehzahlrippel, der daher rührt, dass die Berechneten Einschaltzeiten 
von der Zeit für einen Sektor abhängen - sprich: wenn der Motor zu 
Beginn steht, dann wird die Zeit t für einen Sektor unendlich lang, und 
somit wird die ersten Phase des Motors unendlich lange eingeschaltet, 
der Motor "ruckelt" kurz und steht dann in einer bestimmten Position 
fest.

Also toby, wo liegt denn mein Denkfehler?
Kannst du mir weiterhelfen?
Kann man evtl. ein bisschen Code anschauen? Auf was für einem Prozessor 
läuft die ganze Geschichte? dSPACE und Targetlink klingen fast irgendwie 
nach TriCore oder irgendwas in der Richtung (jedenfalls nicht nach ARM 
oder einem ATMEGA; ich nehme nicht an, dass die kleinen QFP48-ATMegas, 
die man auf den Photos auf deiner website sehen kann für diese ganzen 
Algorithmen zuständig sind).

Viele Grüsse
   Tobias

[toby (Gast)]

Hallo Tobias,

schau dir doch mal den von mir genannten Sensor genauer an. Der liefert 
mit nicht den Sektor, sondern den mechanischem Winkel der Motorwelle. 
Mechanischer Winkel deshalb, weil die BLDCs oftmals mehrere Polradpaare 
besitzen. Ein BLDC mit zwei Polradpaaren macht mit einer mechanischen 
Umdrehung zwei elektrische Umdrehungen.

Der Sensor liefert mir also einen mechanischen Winkel und daraus 
errechne ich mit mit Hilfe eines Offsets (Offset zwischen 
Rotorpositionssignal und elektrischem Nullwinkel) den aktuellen 
elektrischen Winkel des Rotors.
Aus dem elektrischen Winkel berechne ich mir wiederum den Sektor in dem 
ich mich befinde und den Winkel innerhalb des Sektors.
Anschließend bestimme ich mit Vektoradditionen einen Vektor, der genau 
Senkrecht auf dem Rotor-Vektor steht. Dieser Vektor (in der Literatur 
meist Iq) wird dann in die Einschaltzeiten der Spulen zerlegt.

Ein Anlaufproblem ergibt sich gar nicht. Bei mir erzeugt des Feldvektor 
durch die Positionierung "90° auf dem Rotor-vektor" ein Moment auf den 
Rotor. Je nach Betrag dieses Vektors der Motor anlaufen oder bleibt eben 
stehen solange bis die elektische Kraft groß genug ist. Wenn sich der 
Rotor nicht in Bewegung setzt bleibt das Feld an dieser Stelle stehen. 
Erst wenn der Hallsensor eine neue Position erkannt hat, wird das Feld 
weiter gedreht.

Gruß,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
okay soweit ist mal alles klar.
Du hast also einen Sensor, der dir immer die Absolute Position des 
Rotors liefert.
Geht denn die SVPWM bei einem solchen BLDC nur mit einem 
Positionssensor, oder ist es auch möglich nur unter Zuhilfenahme der 
Hallsensoren? (oder gar völlig sensorlos, nur anhand der BEMF).

Gruss Tobias

[toby (Gast)]

Geht auch prinzipiell auch ohne Sensor. Aber nur mit Sensor kann ich 
auch im bei Stillstand des Rotor das Max-Moment bekommen. Ohne Sensor 
braucht man einen definierten Startup bis die BEMF auswertbar sind.

Gruß,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
ja soweit klar.
Jetzt mal angenommen, du hast 3 Hallsensoren, die um 120° verschobene 
Rechtecksignale liefern (du kennst das ja).
Wie würde man es da realisieren? Da hast du ja schon beim Startup 
verwertbare Signale. Aber das Problem ist: Der Rotor kann innerhalb 
dieser 120°, um die die Sensoren versetzt sind, an jeder beliebigen 
Position stehen - wie willst du denn dann die richtigen Einschaltzeiten 
für die PWMs berechnen?

[toby (Gast)]

Hi,

also das Prinzip mit den 3 Hall-Sensoren hat aus meiner Sicht Grenzen!
die Auflösung des elektrischen Winkels ist einfach zu klein. Im 
Stillstand ist der mögliche Fehler groß, sodass sich das maximal 
mögliche Moment nicht erzeugen lässt. Für eine Absolutposition braucht 
man einfach genauere Sensoren, bspw.: Resolver, Inkrementalgeber, Potis, 
usw...

Gruß,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
hmm wenn du meinst... also dann ist das wohl Essig mit 3 Hallsensoren + 
SVPWM einen BLDC anzusteuern. Laut einer Atmel-AppNote geht es zwar, 
wenn man, wie ich bereits vermutet habe, mittels eines Timers und der 
Messung der Zeit, die ein Hallsensor aktiv ist, den Umlaufwinkel 
interpoliert - aber die Genauigkeit dieses Verfahrens wird, denke ich 
zumindest mal, zu wünschen übrig lassen. Daher muss man offenbar bei 
BLDCs wirklich einen Resolver (oder ein Drehgeber würde m. E. auch 
reichen) benutzen - oder aber den Motor konventionell mit einer 
Blockkommutierung ansteuern (welche ja eigentlich auch nicht schlecht 
funktioniert).
Nachteil der Blockkommutierung ist dann wohl einfach der 
Drehmomentrippel, aber dafür ist sie recht simpel. Ich meine - mit 
Blockkommutierung könnte man den BLDC wirklich mit reiner Logik 
ansteuern; ein Controller wäre nur noch für die Regelung nötig.

Gruss Tobias

[toby (Gast)]

Also für Anwendungen wo es nicht auf glattes Drehmoment ankommt ist die 
Trapezförmige Ansteuerung schon in Ordnung. Für ein Fahrzeug is das aber 
suboptimal. Was aus meiner Sicht ganz gut funktionieren kann ist die 
Kombi aus 3 Hallsensoren und einem Inkrementalgeber... Nach einem 
Referenzlauf kann man ziemlich genau steuern.

Da bleibt viel Raum für Engineering ;)

[Tobias P. (hubertus)]

hi toby,
also das mit den Hallsensoren + Inkgeber ist ansich schon ne gute Idee. 
Allerdings - wozu braucht man eine Referenzfahrt? Ich meine, wenn man 
weiss wie viele Inkremente der Geber liefert pro Umdrehung kann man ja 
auch ausrechnen, wie viele Inkremente es sind pro Sektor.

Ah, mich juckts in den Fingern, das mal auszuprobieren. Wenn ich 
demnächst einen Inkgeber autreiben kann, werde ich sowas mal aufbauen...
Mal ne Frage, hast du irgend eine Doku oder sowas dazu, wo die SVPWM 
beim BLDC erklärt ist? Wie gesagt - ich hatte sowas bereits erfolgreich 
implementiert für DAMs, was super läuft und sehr schöne sinusförmige 
Ströme liefert. Allerdings bin ich mir noch nicht so ganz im Klaren 
darüber, wie es denn mit dem Inkgeber ablaufen soll. Irgendwie ist das 
dann ja total einfach. Jetzt mal angenommen, der Inkgeber ist so mit dem 
Mikrocontroller verdrahtet, dass er automatisch ein bestimmtes Register 
hoch zählt - dann müsste man ja theoretisch nur anhand der Hallsensoren 
den Sektor bestimmen und anhand des Inkgeberwerts die richtigen Timings 
aus einer Tabelle lesen.
Oder nicht? Wie macht das dein Programm?

[toby (Gast)]

Ich hab meine SVPWM-SW auch mal mit einem Inkrementalgeber getestet.
Dazu einfach eine Spule bestromen sodass sich der Rotor ausrichtet. Dann 
den Impulszähler löschen und entsprechend der Drehrichtung neue Impulse 
addieren oder subtrahieren. Somit kennt man die Rotorposition recht 
genau. Zur Plausibilisierung bzw. zum Aufsynchronisieren kann man den 
Zählerstand von Inkrementgeber mit einer bekannten Flanke vom Hallsensor 
vergleichen und entsprechend handeln.

Gruß,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
du nochmal ne Frage.
Und zwar hast du ja gesagt, dass du das Feld immer so ausrichtest, dass 
es in einem Winkel von 90° zum Roto steht, damit du maximales Moment 
hast. Also "eilt" das Feld dem Rotor im Prinzip um 90° "vor", oder?

Hierzu habe ich noch eine Frage. Ich hab das jetzt mal so verstanden, 
dass man für eine FOC im Prinzip eine "gewöhnliche" RZM macht, aber die 
absolute Position des Rotos berücksichtig und das Feld so steuert, dass 
es immer diesen 90° Winkel hat. Richtig?
Kann ich dann meinen bereits bestehenden RZM-Algorithmus einfach so 
umbauen, dass er anhand des Drehgebers die aktuelle Rotorposition 
bestimmt, 90° dazu addiert und dann anhand dieses Ergebnisses die 
passenden Schaltzeiten für die PWM berechnet?

[toby (Gast)]

Ja das geht so prinzipiell schon. Für eine FO-Regelung fehlt aber die 
Stromrückmessung für die Regelung. Google mal im Netz nach FOC, da 
findest Du haufenweise Application Notes von TI und anderen 
Chipherstellern.

Grüße,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
naja, wenn ich nach FOC google, dann finde ich eine ganze Menge an PDFs, 
welche zwar erklären, wie man das macht mit der Clarke und Park 
Transformation, aber der Kram ist immer so wahnsinnig mathematisch 
erklärt - und damit habe ich ein bisschen Mühe, denn erstens bin ich 
kein Mathematiker, und zweitens habe ich das E-Technik Studium noch 
nicht mal begonnen :-( Ich verstehe also nur teilweise, um was es da 
immer geht. Die RZM habe ich auch nur verstanden, weil dazu hier auf der 
Seite ein guter Artikel ist, wo alles erklärt ist. Und daher läuft meine 
RZM auch tadellos. Der nächste Schritt wäre natürlich schon die FOC, 
aber wie gesagt finde ich da keinen einigermassen verdaulichen Stoff zu 
- das ist alles so höllisch kompliziert beschrieben....

Aber gut, ich versuchs.
Frage 1: Was macht die Clarke- bzw. Park Transformation und wozu 
benötige ich die? kann ich das auf einem ARM7 @ 70 MHz innerhalb einer 
vernünftigen Zeit rechnen? So wie es aussieht, wird da ja mit Sinus und 
Cosinus rum gerechnet. In meinem RZM-Algorithmus bin ich mit zwei 
Tabellen gut zurecht gekommen, aber ich bezweifle dass das für die 
Clarke- und Park-Transformation auch geht, denn mit den Tabellen hat man 
immer gewisse Rundungsfehler, und die Ergebnisse der Clarke- und Park 
werden ja weiter verrechnet, wodurch sich der Rundungsfehler immer 
weiter vergrössern würde.

Frage 2: Was hat es mit diesen d und q auf sich? In einer AppNote von 
Atmel habe ich gelesen, dass man mittels der Clarke (oder war es Park?) 
die 3 Phasenströme eines BLDCs in das d und q-Format umrechnen kann.
Aha.
Und was bedeutet denn das schon wieder? So wie ich das verstanden habe, 
sind d und q "einfach" ein "Modell" um sich die magnetfelder im Stator 
vorstellen zu können. Liege ich damit wenigstens Ansatzweise richtig?

Mann mann, das Thema ist spannend, aber der Einstieg wird einem nicht 
grade leicht gemacht ;-)

Ach ja: Du sagst, prinzipiell würde meine Vorgehensweise, wie ich sie 
oben beschrieben habe, funktionieren, wenn ich noch eine 
Stromrückführung hätte.
Es ist natürlich klar, dass man so eine braucht - ich nehme mal an, dass 
der Grund dafür der gleiche ist, wie bei den DAMs. Bei kleiner Frequenz 
-> kleinerer Innenwiderstand des Motors -> höhere Stromaufnahme -> 
grösseres Drehmment. Richtig? Um das Moment konstant zu halten, wird der 
Strom bei der FOC gemessen, und die Pulsbreite dann derart angepasst, 
dass der Strom ausreichend gross für das gewünschte Drehmoment ist. Bei 
den DAMs kann man das ja mittels konstanter U/f erreichen, aber das ist 
nur eine Steuerung und nicht eine Regelung, daher kann es immer noch 
sein, dass das Drehmoment nicht wirklich genau stimmt (was auch bei 
meiner Anwendung der Fall war; fuhr man über den ganzen Frequenzbereich 
des Umrichters, so was das Moment bei kleineren Drehzahlen relativ gut, 
während es gegen oben immer weiter abnahm.).

Ich hoffe du kannst mir ein wenig weiter helfen,

Viele Grüsse
    Tobias


PS:
Mir ist grade in den Sinn gekommen, dass ich dazu vor langer Zeit mal 
irgendwo eine AppNote gespeichert hatte auf meinem PC. Nachdem ich sie 
nun wieder gefunden und studiert habe, glaube ich, ungefähr zu wissen, 
um was es bei der Clarke geht.
Und zwar sehe ich das wie folgt:
Der Motor hat 3 Phasen, welche durch 3 Vektoren (eben die Raumzeiger) 
dargestellt werden können. Und mittels der Clarke kann man nun einen 
dieser 3 Zeiger in zwei Komponenten zerlegen (Meist als Alpha und Betag 
bezeichnet), und mittels dieser wird der Betrag und die Richtung des 
Zeigers eindeutig festgelegt. Da man weiss, dass die 3 Raumzeiger immer 
um einen Winkel von 120° zueinander verschoben sind, und man anhand der 
Komponenten Alpha und Beta einen Zeiger kennt, kann man die Restlichen 
berechnen anhand dieser 120°. Ist das richtig? (Das ist erstmal einen 
Annahme, die ich getroffen habe; ich bin immer noch am Lesen ;-)).

[toby (Gast)]

Hi,

ohne das Studium und mathematisches Handwerkszeug fällt das Thema sicher 
nicht besonders leicht. Vielleicht fällt Dir das Verständnis der ganzen 
Appnotes leichter wenn Du weißt warum man diese Transformationen macht.

Für die Momentenregelung von E-Maschinen ist es wichtig den Strom zu 
regeln weil I ~ F. Wenn man den Strom regelt, regelt man die Kraft.

Wenn man jetzt von außen auf den Motor schaut mit seinen 3-Phasen, kann 
man von nur eine Spannung anlegen und der Strom im den Windungen fließt 
zeitlich veränderlich - wünschenswerter Weise in Sinusform. Der Betrag 
der Spannungen und der daraus resultierende Feldvektor, der an dem Rotor 
"zieht" ist aber nicht einfach zu ermitteln.

Mit Hilfe der Transformation versetzt man sich in die Perspektive des 
Rotors, sodass sich der eigene Bezugspunkt mit dem Rotor mitdreht, 
dadurch ist es einfach den "benötigten" drehmoment erzeugenden 
Feldvektor zu ermitteln (meistens Iq genannt) und diesen dann mittels 
Rücktransformation wieder in das 3Phasen-System zu wandeln.

Lies Dir auch mal ein paar Notes zu E-Maschinen durch, was 
Funktionsweise und Momentenerzeugung angeht... Ohne Mathe das aber 
leider auch nicht so einfach.

Grüße,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
ja es ist mir klar dass es ganz ohne Mathe nicht geht ;-)
Aber wie gesagt besitze ich ja schon einige gewisse Vorkenntnisse. Auch 
dass der Strom, und nicht die Spannung, für das Drehmoment 
verantwortlich ist, ist mir bewusst.
Ich habe bereits verstanden, dass man mittels der Clarke und der 
Park-Transformation die 3 Phasenströme, welche auf den Stator bezogen 
sind, so umrechnen kann, dass sie sich auf den Rotor beziehen. Man hat 
dann eben d und q, wobei ich gestern dann hier erfahren habe, dass d 
möglichst auf 0 geregelt werden soll, während q die für das Drehmoment 
verantwortliche Grösse ist und geregelt werden muss. Da dieses 
transformierte "Koordinatensystem" mit dem Rotor mit dreht, sind d und q 
Grössen, welche statisch sind und somit "leicht" zu regeln sind.
Was ich mich jetzt noch frage:
Wenn d Verluste erzeugt und q das Drehmoment - welches ist dann die 
Drehzahlbestimmende Grösse? Klar, das ist schlussendlich die Frequenz, 
aber diese ergibt sich ja dadurch, dass der Motor sich irgendwie dreht 
und so die Kommutierung vorgibt. Sehe ich das richtig, dass die Drehzahl 
sich automatisch anhand der Belastung des Motors und eben des 
Drehmoments ergibt? Wenn ja q geregelt wird, dann hat man ja ein 
konstantes Drehmoment, was bei fehlender Last eine grosse Drehzahl 
ergibt und bei grosser Last nur eine kleine Drehzahl. (Das macht ja bei 
einem Fahrzeug wie deinem Kart Sinn; man braucht ja ein möglichst 
grosses Drehmoment, um zügig vom Fleck zu kommen).

Was ich mich noch frage:
Man misst ja die Ströme zweier Phasen, ia und ib. Diese werden mittels 
Clarke zu ialpha und ibeta, und anschliessend mittels Park zu id und iq. 
Soweit alles klar, auch die Berechnungen sind, wenn man diese Vektoren 
sich mal aufzeichnet, einigermassen nachvollziehbar.
So, id wird dann auf 0 und iq auf den gewünschten Wert geregelt. Ich 
habe aber in einigen AppNotes zu dem Thema gesehen, dass bei der 
Rücktransformation (Park -> Clarke -> PWM) dann Spannungen, nämlich vd 
und vq, verwendet werden. Und mir ist nicht ganz klar, wie man aus id 
und iq die entsprechenden Spannungen erhält. Ergeben sich die dann etwa 
einfach aus der Regelung, oder muss man da noch mehr rechnen?
Auf jeden Fall ist mir mittlerweile das Vorgehen schon einigermassen 
klar.

Strom ia und ib messen, mittels Clarke zu ialpha und ibeta 
transformieren, dann den Rotorwinkel messen und mittels Park den Winkel, 
ialpha und ibeta in d und q transformieren. Dann regeln, mittels 
inverser Park zu ialpha und ibeta zurücktransformieren (respektive 
valpha und vbeta), und mittels inverser Clarke dann zu ia, ib (oder va, 
vb). ic (oder vc) ergibt sich automatisch, da ia + ib + ic = 0.
Diese Werte kann man dann zur Berechnung der PWM heranziehen.
Richtig?

[toby (Gast)]

Hi,

hab Deine Passage überflogen. Wie es scheint hast Du die Sache schon 
ziemlich gut verstanden. Das mit der Drehzahl hast Du selbst korrekt 
hergeleitet. Allgemein ist es so - auch bei deinem Auto - dass Du mit 
dem Fahrpedal das Moment des Motors einstellst, nicht die Drehzahl. 
Sieht man daran, dass die Drehzahl hochschnellt wenn man die Last 
wegnimmt (auf die Kupplung steigt).

zu Id. Id ist eine eigenständige Feldkomponene, die in Richtung der 
Feldlinien des Permanentmagneten liegen. Diese wird im Normalfall zu 0 
geregelt um keine unnötige Blindleistung zu erzeugen. Es gibt aber eine 
Ausnahme, und das ist der Feldschwächungsbetrieb. Da nutzt man Id um das 
Feld des PM zu schwächen und somit die Drehzahl noch weiter steigern zu 
können (Verringerte Gegeninduktivität).

beste Grüße und viel Erfolg bei Deinen Versuchen!

[Tobias P. (hubertus)]

Hallo,
ja mittlerweile verstehe ich so halbwegs, wie die FOC funktioniert.
Das einzige Problem, was ich noch habe, ist folgendes:
wenn ich d und q errechnet habe, dann sind das ja zwei Ströme. Die 
werden geregelt, und aus der Regelgrösse muss ich ja irgendwie wieder 
die Zeiten berechnen können für die PWM.
Dazu brauche ich ja aber 3 Angaben: Zeit für den Nullspannungsvektor, 
Zeit für den einen Vektor und Zeit für den Zweiten. Wie kann ich denn 
diese aus d und q berechnen? Klar, ich transformiere wieder zurück 
mittels inverser Park und Clarke-Transformation, aber dann habe ich am 
Schluss einfach wieder 2 Ströme. Was mache ich mit denen?

Gruss Tobias

[C. H. (_ch_)]

Guten Abend Tobias,

ich klinke mich hier mal kurz ein und 'störe' eure Diskussion.
zu den Reglerausgangsgrößen:
valpha und vbeta kommen daher zustande, dass die Ausgangsgröße der 
Regler nicht Strom, sondern Spannung ist.
Primitiv ausgedrückt hast du ein delta-Strom, das der Regler durch einen 
entsprechenden Spannungswert ausgleichen will (und tut).

Nach den Rücktransformationen hast du deine zwei Spannungsvektoren va 
und vb, die einen resultierenden 'Gesamtzeiger' ergeben. Dieser 
definiert dir genau wie deine Spannungszeiger im dreiphasigen System 
aussehen.

Gruß
Christian

[Tobias P. (hubertus)]

Morgen Christian,
okay, also ist es tatsächlich so, dass ich am Regler-Ausgang eine 
Spannung habe, und nicht mehr einen Strom. Danke!

Aber noch immer ist meine Frage ungeklärt, wie ich aus va und vb die 
PWM-Zeiten berechnen kann, respektive halt eben die Zeit für die 
einzelnen Vektoren.

Es gibt ja 6 Sektoren, und 6 verschiedene Spannungsvektoren:

001
011
010
110
100
101

So, jetzt wird ja in jedem Sektor zwischen zwei dieser Bitmuster hin- 
und her geschaltet, z.B. im Sektor 1:

000 t3 / 4
001 t1
011 t2
111 t3 / 4
111 t3 / 4
011 t2
001 t1
000 t3 / 4

wie erhaslte ich denn nun aus den Spannungen va und vb die 3 Zeiten t1, 
t2, t3, und das auch noch für jede Phase? Das ist mir noch nicht ganz 
klar. Und ich glaube nicht, dass es sowas einfaches wie

dc_a = va / vdcbus
dc_b = vb / vdcbus
dc_c = vc / vdcbus

ist. Oder etwa doch?

Grüsse
  Tobias

[toby (Gast)]

Hi,

die Anschaltzeiten musst Du für jeden Sektor einzeln berechnen. Es gibt 
keine Formel die den Ausgang für eine Halbbrücke geschlossen über eine 
volle Umdrehung bedient.

Grüße,
Toby

[Tobias P. (hubertus)]

Hi toby,
wie berechne ich anhand der Werte für va und vb sowie des aktuellen 
Sektors die 3 Zeiten der PWM?

Gruss Tobias

[Düsendieb (Gast)]

Hallo Tobias,



Ta = Zeit Anfangsvektor = proportional zu: sin (60-omega)* Motorspannung 
in %

Te = Zeit Endvektor = proportional zu: sin (omega)* Motorspannung in %

To = Zeit Nullspannungsvektor = Pulsperiode-(Zeit Anfangsvektor + Zeit 
Endvektor)

wenn omega der Winkel im jeweiligen Sektor ist. (von 0 bis 60 Grad)

Da immer alle Spannungsvektoren umgeschaltet werden, muss die Zeit für 
alle drei Phasen nur einmal gerechnet werden.



Axel

[Tobias P. (hubertus)]

Hi Axel,
deine beiden Formeln sind soweit schon klar. Die habe ich so ja auch 
benutzt, als ich meine RZM implementiert habe ;-)
Aber das Problem ist ja: bei der FOC kriege ich keinen Wert für 
"Motorspannung in %". Was soll ich denn da in die Formel einsetzen?

Gruss Tobias

[C. H. (_ch_)]

Tobias Plüss schrieb:
> Aber das Problem ist ja: bei der FOC kriege ich keinen Wert für
> "Motorspannung in %". Was soll ich denn da in die Formel einsetzen?
Der Betrag des resultierenden Zeigers, der durch deine Spannungen ua und 
ub aufgespannt wird gibt dir den Wert.

Gruß
Christian

[Andreas T. (skycurve)]

Verzeiht mir, dass ich den alten Thread nochmal ausgrabe, denke die 
Fragen passen hier aber ganz gut :)

Ich bin gerade dabei einen FOC Regler für einen sensorlosen BLDC zu 
bauen. Habe schon diverse App-Notes und Scripts durchgelesen, komme aber 
leider immer noch nicht ganz dahinter.

Es wird ja immer geschrieben, dass alle PWM Signale mit einander und mit 
dem ADC synchronisiert sein müssen. Außerdem sollen die PWM Signale auf 
den symmetrischen Modus gestellt werden.

Verstehe ich es richtig, dass die Strommessung(en), die gesamte 
Berechnung mit Clarke Trans- und Rücktransformationen, die 
Vektorraummodulation und die Nachregelung der PWM Duty für jeden 
einzelnen, also pro PWM Schritt ausgeführt wird?

Laut einem anderen Thread müssen für jede Strommessung, also bei jedem 
ADC Interrupt, alle Brücken auf LOW-Side geschaltet werden. Damit würde 
man doch alle Spulen für die Messdauer jedes Mal kurzschließen und den 
Motor extrem ausbremsen, oder sehe ich das falsch? Wird diese Messzeit 
als "Totzeit" bezeichnet?

Das ganze möchte ich erstmal auf einem ATMega2560 laufen lassen. Ist es 
mit dem Controller grundsätzlich möglich, einen BLDC auf diese Weise zu 
regeln? Ich erwarte auch keine hohen Drehzahlen, möchte es nur 
ersteinmal auf einem ATMega ausprobieren. Meistens werden für diese 
Anwendung ja schnellere µC’s verwendet, dspic33 zb.

Grüße

[C. H. (_ch_)]

Hallo Andreas,

ja, die Strommessungen und die komplette Transformationskette sind 
üblicherweise jeden PWM-Zyklus zu berechnen.
Die Nachregelung des PWM-Dutys machen deine zwei Stromregler (d/q). 
Durch die Rücktransformation mit anschließender Vektormodulation stellen 
sich die entsprechenden PWM-Dutys "automatisch" richtig ein.

Wenn du dir im center-aligned-Modus die Schaltmuster eines 
Spannungszeigers aufmalst wirst du erkennen, dass es für jeden 
Spannungszeiger eine Phase gibt, wo alle High-Sides aktiv und eine Phase 
wo alle Low-Side-Schalter aktiv sind. Das ergibt sich aus der Tatsache, 
dass man mit dem Spannungszeiger den Inkreis des Spannungs-6ecks abfährt 
und somit nie 100% Vollmodulation hat -> folglich muss es Zeiten geben, 
wo keine zusätzliche Energie in die Maschine geschoben wird.
Die Phasenströme werden üblicherweise in der Zeit gemessen wo die 
Low-Sides an sind. Das macht die HW einfacher ;)

Als Totzeit wird die Überlappungszeit zwischen Low- und High-Side 
Schalter bezeichnet, damit es zu keinem Querkurzschluss in den einzelnen 
Brücken kommt.

Den ATMega kenne ich persönlich nicht, drum kann ich nicht viel dazu 
sagen. Einen BLDC wirst du damit bestimmt zum Laufen bekommen, da ist 
nicht viel dabei.
Für die von dir angesprochene PMSM mit FOC verwende ich die 
dsPIC33FJ-Familie von Microchip. Diese bringen ein vernünftiges 
PWM-Modul und einen ADC mit 4 S&H Stufen mit, d.h. du kannst alle drei 
Phasenströme und die Zwischenkreisspannung zum exakt gleichen Zeitpunkt 
sampeln.

Gruß,
Christian

[Andreas T. (skycurve)]

Vielen Dank für deine ausführliche Antwort :)

Ich werde morgen oder am Wochenende die gesamte Rechnung mit 
Beispieldaten am Papier mit Spannungszeigern aufmalen und durchrechnen 
um es 100%tig zu verstehen. Aber es klingt schon einleuchtend, dass es 
auch Zeiten geben muss, in denen keine Energie in den Motor geschoben 
wird.

Mit der Totzeit sollte ich dann kein Problem haben, die Mosfet-Treiber 
aus meiner Trapezregelung haben diese integriert, ich glaub 540ns waren 
es.

Wie genau muss die Strommessung erfolgen bzw. welchen Messwiderstand 
sollte ich verwenden?
In einer App-Note von Mircochip wird ein dsPICDEM MCLV-2 DEVELOPMENT 
BOARD verwendet, hier kommen 0.025R Shunts zum Einsatz.

Wenn ich zum Beispiel einen 0.1R Shunt verwenden würde und die 
Abfallende Spannung direkt mit dem 10Bit (0.049 Volt Genauigkeit) ADC 
des AVRs auswerte, würde ich den Strom mit riesigen 0.049V / 0.1R = 
0.49A Stufen messen. Das ist glaube ich schon seehr ungenau :D. Mit dem 
0.025R Shunts von dem oben genannten Board wird noch schlimmer…
Also brauche ich unbedingt einen OP-Verstärker und passenden 
Messwiderstand dazu.

Ich will zuerst einen CD Laufwerk Motor regeln(denke mal ~ 1Watt 
Leistung) und später dann einen üblichen Quadcopter Motor mit ungefähr 
15A. Ist die Leistungsspanne vielleicht zu groß um sie mit einem und 
demselben Shunt und OP abzudecken und darauf die FOC Rechnung 
aufstellen?
Ist es an dieser Stelle problematisch, wenn ich einen Doppelshunt und 
evtl. einen Doppel-OP verwenden würde?

Grüße,
  Andreas

[Andreas T. (skycurve)]

Ich habe den ganzen Tag PDFs von allen möglichen Chipherstellern mit 
Beispielanwendungen studiert. Gar nicht so leicht das ganze zu verstehen 
:-D.
Ich finde hier ist es mit Abstand am besten erklärt:

http://www.microchip.com/stellent/groups/SiteComm_sg/documents/Training_Tutorials/en532365.pdf

Was mich noch interessieren würde: berechnest du mit dem dsPIC33 den 
Winkel des Rotors Theta und Motorgeschwindigkeit Omega über „Position 
and Speed Estimation“, also über ein digitales Motormodel + gemessene 
Werte mit Korrekturfaktorbildung usw. oder verwendest du irgendwelche 
zusätzlichen Sensoren am Motor?
Ist an dieser Stelle der Korrekturfaktor sehr wichtig oder würde es 
reichen wenn ich (vorerst) diese Werte nur über das digitale Motormodel 
berechne?
Wenn ich es richtig verstanden habe, muss man neben den Phasenströmen 
auch die Phasenspannungen messen um den Korrekturfaktor zu bilden.


Die gesamte Rechnung scheint insgesamt doch sehr aufwendig zu sein, ich 
zweifle immer mehr daran, das alles mit einem ATMega2560 berechnen zu 
können.


Grüße,
 Andreas

[C. H. (_ch_)]

<comment>
Ich will dir nicht die Illusion nehmen, aber an einem Wochenende wirst 
du diese komplexe Thematik nicht 100%ig verstehen - aber das nur am 
Rande :)
</comment>

Das mit der Totzeit kann man nicht pauschalisieren! Es hängt im 
Wesentlichen von der Schaltcharakteristik deiner Leistungshalbleiter ab, 
ob du MOSFETs oder IGBTs verwendest etc.

Der Widerstandswert des Shunts hängt davon ab welchen Strommessbereich 
du abdecken willst bzw. was die Verlustleistung des Shunts zulässt. Je 
größer der Shunt, desto weniger musst du verstärken, desto geringer 
der/die Fehler (desto höher die Verlustleistung!).
Bei einer FOC macht es Sinn "echte" Shuntwiderstände einzusetzen, da man 
doch einigermaßen genau Messen sollte.
Bei Blockkommutierten BLDCs hat es sich bewährt über den RDSon der 
MOSFETs zu messen.

Man sollte noch dran denken, dass du positive und negative Ströme messen 
können musst. Du brauchst also eine OPV-Stufe mit ADC_ref/2 Vorspannung.

Wie man auf den Rotorwinkel kommt hängt immer von der Anwendung ab. 
Pauschal kann man sagen, dass die meisten (einfachen) Modelle erst ab 
einer gewissen Drehzahl Funktionieren, deshalb nur für Anwendungen 
geeignet sind, die "immer drehen" (Lüfter, Waschmaschine, etc). Bei 
Anwendungen wo Stillstandsmoment, hohes Anlaufmoment, 
Positioniergenauigkeit (Servos) gefordert sind hat man üblicherweise 
Rotorlagesensoren auf der Welle.

Stürze dich nicht gleich ins Verderben. Fang am Besten mit einem 
gebergeführten System an, bringe es stabil ans Laufen und verstehe was 
passiert. Wenn du gleich mit 100% einsteigst verlierst du schnell die 
Motivation an der doch nicht so ganz trivialen Thematik.
Danach kanst du dich an die Rotorlagebestimmung über Modelle oder andere 
Verfahren hermachen.

Wieso hängst du so an einem ATMega? Man nimmt den Controller mit dem man 
die gestellte Aufgabe am einfachsten lösen kann.
Ich will jetzt nicht den Thread kaputt machen und die 1001ste Diskussion 
um µCs lostreten, aber einen AVR würde ich persönlich nicht auswählen - 
zumindest für Motorcontrol - da gibts um Welten geeignetere.

Grüße,
Christian

[gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,
ohne das ich deinen Controller wirklich kenne (bin bei den alten Atmegas 
ausgestiegen) denke ich, dass die Rechenleistung ein wenig knapp sein 
wird. Meine erste Umsetzung habe ich auf einem kleinen 16bitter gemacht 
und hier musste ich schon sehr stark tricksen. D.h. also nicht jede Pwm 
Periode rechnen, sehr einfaches Modell für die Berechnung der Motorlage 
etc.. Ich würde Dir einen Cortex Controller empfehlen. Da hast Du 
ausreichend Luft und kannst dich auf das Wesentliche konzentrieren.
Die Strommessung legt man auf den Motor aus, d.h. auf das Drehmoment und 
damit den Strom des Motor. Wenn Dein Motor z.B. im Normalen Betrieb 
einen max. Strom von 1A braucht würde ich die Strommessung auf ca. 1.5A 
auslegen. Die 0.5A hast Du dann Luft zum Beschleunigen des Motors und 
z.B auch für Lastsprünge. Die Strommessung wird hierbei auf die 
Spitzenwerte der Motorstöme ausgelegt und nicht auf die Effektivwerte.
Für die Implementierung ist ansonsten immer ein Lagesensor hilfreich. 
Dass Motormodell für die sensorlose Regelung kann man dann immer noch 
machen wenn der Rest läuft.
Grüße,Ralf

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,

nach langer Zeit melde ich mich wieder. Ich habe mich für ein STM32F4 
Board entschieden.

Zurzeit läuft der Motor mit 3 starren Sinuskurven (ohne SVPWM) und es 
wird blind kommutiert, sprich der Winkel wird nach einer bestimmten Zeit 
aufaddiert. Mit richtigen Werten läuft der Motor ruhig, leise und wird 
nicht heiß.

Da mein Motor keine Sensoren für die Positionsbestimmung hat, bin ich 
gezwungen, erstmal ohne SVPWM zu arbeiten.
Jetzt möchte ich anhand der gemessenen Phasenströme den Winkel ermitteln 
und komme nicht so richtig voran.
Ist es überhaupt möglich, den Winkel zu berechnen, während der Motor 
"blind" betrieben wird und der Winkel "blind" aufaddiert wird oder muss 
dieser zwangsweise mit der ganzen FOC Regelung laufen damit der Winkel 
errechenbar ist?

Grüße
Andreas

[karl (Gast)]

Seid ihr sicher, dass RZM mit einem bldc Sinn macht? Bldc sind dafür 
konstruiert mit Blockkommutierung konstantes Moment zu erzeugen. Sinus 
kommutierung ist da kontraproduktiv.

Schaut mal die induzierte Spannung an. Trapez? Dann Blockkommutierung 
für konstantes Moment. Lässt sich aus dem energieerhaltungssatz 
ableiten.

[Andreas T. (skycurve)]

Wenn ich den Motor an einen Oszi anschließe und den Rotor mit der Hand 
drehe, wird eine Sinusförmige Spannung induziert.

Grüße
Andreas

[gonzo (Gast)]

Hi Andreas,

die Berechnung der Position funktioniert auch so. Das ist ja die normale 
Anlaufsituation eines des Motors, d.h. die Position ist zunächst 
unbekannt (abgesehen von einer Positionierung), d.h. der Motor läuft 
gesteuert hoch. Das Positionsberechnungsmodell schwingt in der Phase ein 
und dann wird umgeschaltet. Eine komplette FOC brauchst Du dabei nicht. 
Um die Positionsberechnung richtig einzustellen ist aber ein richtiger 
Positionssensor sehr hilfreich!

Was mir noch nicht so ganz klar ist warum Du die SVPWM nur mit einem 
Winkelsignal verwenden kannst. Die beiden Dinge sind unabhängig 
voneinander. D.h. Sinus-Delta und SVPWM sind einfach nur Verfahren um 
ein 3phasiges Spannungssystem mit einer PWM zu erzeugen.

Das was Karl schreibt ist auch richtig. Wenn Du aber eine sinusförmige 
EMK misst ist alles i.O., d.h. die Sinuskommutation ist dann gut.

Gruß

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Gonzo,

für SVPWM benötige ich ja den Spannungsvektor, welchen ich von der 
inversen Park-Transformation erhalte. Für diese Transformation benötigt 
man den Drehwinkel.
Was mir gerade auffällt, bzw. sich eine Frage stellt:
Muss ich für die Park- und Inv.Park-Transformation den elektrischen 
Drehwinkel oder den durch den gemessenen Phasenstromvektor dargestellten 
Winkel verwenden? Bisher habe ich versucht den Drehwinkel zu verwenden, 
weil:

(Auszug aus Wiki)
"Um das d/q-Koordinatensystem mit korrekter Winkelgeschwindigkeit und 
Phasenlage mit dem Rotor mitrotieren zu lassen, ist es notwendig die 
genaue Lage in Form des Winkel Theta des Rotors zu kennen"

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin Zusammen,

was das "messen" der Rotorlage angeht, wenn der Motor mit eine harten 
Sinus gefahren wird ist erst mal garnicht so schwer. Du brauchst dafür 
nur die Maschinen Gleichungen lösen.

Wenn du dir eine Phase als Rs, Ls und Spannungequelle(BEMF) vorstellst.
Läuft der einfachse Beobachter für den magnetischen Fluss darauf hinaus, 
dassdu sagst.

V = i*Rs + d/dt*i*Ls + e   (e ist die BEMF Spannung)
nach di/dt umgestellt:
di/dt * Ls = -Rs*i + V - e

Integriert:
i*L = int(V-i*Rs)dt - int(e)dt

Mit lamda als Fluss = int(e)dt
umdgestellt nach lamba:

lamda = int(V-i*Rs)dt - i*L

Das lässt sich leicht implementieren, bei dem Integrator solltest du 
aber n
Hochpass hinter setzen, weil die sonst der Fluss weg driftet.
Übrigens Integrator und Hochpass ergeben einen Tiefpass mit der 
Grenzfrequenz wie der Hochpass.

Wenn du dann den Fluss für jede Phase oder nur fürs Alpha/Beta System 
berechnest kannst mit dem atan2 die Rotorlage berechen.

das ganze wird durch aller lei Fehler wie etweigen Stromfiltern usw. 
verfälscht. Geht aber erstmal für einen Versuch.

Für einen richtigen beobachter solltest du dich zumindest mit dem 
Entwurf eines Lunenberger Beobachters auskennen. Da gibts aber von ST. 
z.b sogar n recht altes Paper zu.

Gruß

Tec

[gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,

für die ganzen Transformationen brauchst Du zunächst nicht die realen 
Winkel. Du kannst hier auch einfach was vorgeben. Der Motor läuft dann 
eben gesteuert in einem falschen Arbeitspunkt.

Der normale Weg der Inbetriebnahme ist auch schrittweise, d.h. man nimmt 
erst die SVPWM in Betrieb indem mann einfach sin und cos Spannungen 
einer bestimmten Frequenz vorgibt (alpha beta Simulation). Damit kann 
man dann auch die Strommessung prüfen. Im nächsten Schritt schaltet man 
die Eingangstransformationen ein (Clarke/Park) und kann dann im nächsten 
Schritt die inneren Stromregler samt Rücktransformation in Betrieb 
nehmen. Zum Schluss folgt dann der Drehzahlregler und dann noch die 
Lageberechnung. Die einfachste Variante ist die direkte Berechnung über 
die Spannungsgleichungen des Motors wie von Tec beschrieben.

Was sich ggf. auch lohnt ist bei TI zu spicken. Hier gibt es sog. Build 
Levels. Damit wird quasi die schrittweise Inbetriebnahme eine FOC 
beschrieben.

Viele Grüße,
Ralf

[Andreas T. (skycurve)]

Vielen Dank für die Antworten @ Tec und Gonzo!

Ich habs dank euch (und den anderen Usern drüber) nun geschafft, den 
Winkel zu berechnen. Zwar ist das Ergebnis noch um 90° 'falsch' obwohl 
ich ein Offset mitberücksichtige, aber die Ursache werde ich hoffentlich 
noch finden.

Die Berechnung überprüfe ich so, dass ich den tatsächlichen, künstlichen 
Winkel und den berechneten Winkel jeweils über die DACs ausgebe und die 
Signale am Scope vergleiche. (@Tec: habe mir jetzt ein DSO Scope von 
Tektronix besorgt ;) )

Als nächstes muss ich die Regler zum Laufen bringen. (verstehe noch 
nicht, wie die Referenzwerte für d und q zustandekommen)

Grüße
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Freut mich. Id ist eigentlich immer 0 fürs erste. Und Iq bildet dein 
Drehmoment. M =Kt * Iq. Kt ist die Motorkonstante fürs Drehmoment. Was 
die Transformationen nach Clark und Park angeht gibts beim englischen 
Wikipedia gute Informationen.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend.

Ich fahre immer noch mit dem festen Winkel, er wird also fest nach einer 
bestimmten Zeit erhöht.
Ansonsten wird der Motor jetzt komplett über SVPWM gesteuert.
Ich hätte eine Frage zu den Reglern.

Nach dem Anlaufvorgang, also nach der Umschaltung auf SVPWM merkt man, 
dass die Stromaufnahme deutlich sinkt, alles gut soweit.

Nur wenn ich jetzt eine Störung hineinbringe, in dem ich zum Beispiel 
kurzzeitig die Phasenstrommessung vom ADC abklemme, steigt natürlich die 
Stromaufnahme und der Motor läuft unruhig.

Es dauert nun sehr sehr lange, bis die PI Regler sich wieder einregeln, 
bzw. regeln die sich überhaupt nicht mehr auf den Ausgangszustand ein.

Kann mir vllt jemand einen Tipp geben?
(Ich arbeite vorerst bewusst mit Float, um die Zwischenergebnisse besser 
nachvollziehen zu können, mit 1kHz keine Performance Probleme)

Initialisierung der Regler:

pParm->d_soll = 0; pParm->q_soll = 0; pParm->p_err1 = 0; pParm->i_err1 = 0; pParm->d_err1 = 0; pParm->p_err2 = 0; pParm->i_err2 = 0; pParm->d_err2 = 0; pParm->ki1 = 0.0003;//1; pParm->kp1 = 0.0003;//1; pParm->kd1 = 0.0; pParm->ki2 = 0.0003;//1; pParm->kp2 = 0.0003;//1; pParm->kd2 = 0.0; pParm->resfactor= 1; pParm->imax = 0.9999;

Regler selbst:

float d_actual_error = 0; float q_actual_error = 0; // m1.PI.d_soll = 0; m1.PI.q_soll = 0.0019; //calculation D factor d_actual_error = (m1.PI.d_soll) - (m1.Id); m1.PI.i_err1 += d_actual_error; m1.PI.d_err1 = (d_actual_error) - (m1.PI.p_err1); //calculation Q factor q_actual_error = (m1.PI.q_soll) - (m1.Iq); m1.PI.i_err2 += q_actual_error; m1.PI.d_err2 = (q_actual_error) - (m1.PI.p_err2); // PID = GainP * actual error + GainI * SUM(previous errors) + GainD * (actual error - last error) m1.Vd = ((m1.PI.kp1)*d_actual_error) + ((m1.PI.ki1)*(m1.PI.i_err1)) + ((m1.PI.kd1)*(m1.PI.d_err1)); m1.Vq = ((m1.PI.kp2)*q_actual_error) + ((m1.PI.ki2)*(m1.PI.i_err2)) + ((m1.PI.kd2)*(m1.PI.d_err2)); if(m1.Vd > 0.9999) m1.Vd = 0.9999; if(m1.Vq > 0.9999) m1.Vq = 0.9999; // set actual p_err value to old value m1.PI.p_err1 = (d_actual_error); m1.PI.p_err2 = (q_actual_error);

Grüße
Andreas

[Andreas T. (skycurve)]

Noch etwas:

Bei der Winkelberechnung für sensorlose Motoren muss Omega wegen des 
Geschwindingkeitsreglers, welcher je nach gewünschter Rotordrehzahl die 
Iq anpasst(SpeedPID), gefiltert werden.

Muss man Omega filtern, wenn man keinen solchen SpeedPID hat, sondern Iq 
konstant hält?

Könnte ich Drehmoment und somit Drehzahl auch steuern indem ich Iq immer 
auf 1 setze aber dafür den PWM Wert anpasse, den ich bei PWM Zeiten 
Berechnung in der SVPWM verwende.

z.B:

void CalcTimes(void)
{
    T1 = PWM * T1;
    T2 = PWM * T2;
    Tc = (PWM - T1 - T2) / 2;
    Tb = Tc + T1;
    Ta = Tb + T2;
}

Wenn nicht verständlich beschrieben, bitte sagen :)

Grüße
Andreas

[Michi (Gast)]

Versuche mich an einer BLDC Steuerung. Benutze ein STM32F4. Da alles 
'geklaute' an code nicht richtig funktioniert hat, der Motor hatte 
Drehmoment Schwankungen. Habe ich selber ein paar Zeilen geschrieben. 
Motor hat ein Encoder mit Index, also kenne ich die Rotorstellung. Hatte 
zuerst eine Sinustabelle, da lief der Motor schon ganz gut, dann habe 
ich die Popekurven in der Tabelle vorberechnet und der Motor läuft ohne 
spürbares cogging. Habe folgende Probleme/Fragen ...

Wenn der Motor stillstehen soll lässt er sich von Hand kaum noch drehen.
Der Motor sollte laut Datenblatt bei 12V auf 80Upm kommen, ich schaffe 
aber nur 50.

Meine China 3Phasen Brücke hat leider nur einen Shunt zu strommessen. 
Wollte jetzt aber gerne alle 3 Phasen messen (das muss wohl so fürn 
Foc), und suche nach der einfachsten Möglichkeit 3 Stromsensoren 
nachzurüsten.
Also mit möglichst wenig Bauteilen, weil ich das ja irgendwie an die 
Platine kleben muss. Habe Allegro ACS Sensoren gefunden, sind aber ganz 
schön teuer. Gibt's was günstigeres was ähnlich ist?

[Nils P. (ert)]

Shunt + (Strommess-) Verstärker (INAxxx , LT1999, Ad8210)

Musst einfach mal die bekannten Hersteller absuchen.

Gruß
Ert

[C. H. (_ch_)]

Die Strommessung ist auch mit "single shunt" möglich. Dazu gibt's einige 
Application Notes im Netz, das muss man hier nicht wiederkäuen.
Man braucht halt einen Controller, der pro PWM-Zyklus den ADC an 
berechneten Zeitpunkten triggern kann.

Gruß
Christian

[Michael (Gast)]

> Die Strommessung ist auch mit "single shunt" möglich.

Ja aber nicht so richtig, es gibt Bereiche bezogen auf die Rotorposition 
wo nicht gemessen werden kann. Oder.

[Gonzo (Gast)]

Ja, richtig. Da macht man dann quasi einen Blindflug. Es gibt aber auch 
Verfahren mit denen man sich auch in diesen Situationen ein Messfenster 
erzeugen kann. Man verschiebt dabei die Pulsmuster so gegeneinander, 
dass eine Messung möglich ist, der Motor aber quasi nix davon 
mitbekommt.
Ob ein Einsatz möglich ist hängt immer von der Anwendung ab.

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend.

Ich arbeite immer noch an der sensorlosen FOC Steuerung.
Die gesamte Elektronik habe ich auf einem Steckbrett aufgebaut, was ja 
nicht gerade förderlich ist, vor allem bei der Strommessung der 
einzelnen Phasen.

Im Anhang ist mein Schaltplan für eine Phase. Diesen würde ich 3x auf 
einer Lochrasterplatine aufbauen. (Den Teil für die Strommessung 
natürlich nur 2x)

Denkt ihr, der Schaltplan ist so in Ordnung? Ich möchte es "schön" 
aufbauen und nicht im Nachinein noch 20 Änderungen machen müssen :)

Grüße
Andreas

[Michael (Gast)]

Ne Frage zu den Nebenschlusswiderständen. Man bräuchte ja nur 2 
Wiederstände. Sollte man aber nicht besser trotzdem 3 Wiederstände 
einlöten und ggf. nur 2 Messverstärker? 3 Widerstände damit alle Phasen 
den gleichen Wiederstand nach Gnd bzw. Vcc haben. Oder kann man das 
vernachlässigen?

[Gonzo (Gast)]

Hi,
ohne jetzt alle Bauteile im Detail zu kennen...
Wieso hast Du den Shunt nach oben gepackt? Ich würde den Shunt in die 
Fusspunkte der Halbbrücken legen. Dann kannst Du einen einfachen 
Rail-to-Rail OpAmp für die Strommessung nutzen. Den benötigten Offset 
stellst Du dann über die Eingangsbeschaltung ein.
Du hast keine Gate-Widerstände in der Schaltung.
Gruß,
Gonzo

[Andreas T. (skycurve)]

Stimmt, man sollte natürlich für jede Phase einen Shunt verwenden.
Sind Gate R's unbedingt notwendig? Würden da 20 Ohm ausreichen?
Ich messe in der HI Side, weil ich in der Low Side Messung eine neg. 
Spg. für die OPs erzeugen müsste. Der AD8210 kann mit Single suply 
bidirektional messen, muss aber dafür in Hi Side sitzen. (Wenn ich das 
Datenblatt richtig verstanden habe)

Grüße
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Für die OpAmps brauchst Du eigentlich keine neg. Spannung. Ich mache das 
so, dass ich die Ausgangsspannung so einstelle, dass die Ruhespannung 
bei I=0 in der Mitte des Aussteuerbereichs des ADCs liegt. Diese 
Offsetspannung rechne ich dann zur Laufzeit wieder raus. Für die Messung 
verwende ich dann einen OpAmp den ich mit einer einfachen Versorgung von 
5V bzw. 3,3V betreiben kann. Der OpAmp sollte ein Rail to Rail Typ sein.
Gatewiderstände sind nicht zwangsweise notwendig. Es gibt auch Treiber 
die entsprechend abgestimmt sind. Schaden kann ein Widerstand aber 
meines Erachtens nicht. Die Platzierung sollte möglichst nah am Gate 
sein. Hier lasse ich mich aber auch gerne korrigieren. Komme eher aus 
der SW Ecke :-) Die Größe des Widerstands hängt von den verwendeten 
Komponenten/EMV ab. Hier muss man immer ein wenig probieren. Manchmal 
verwendet man auch noch einen Parallelzweig mit Dioden um das Ein- und 
Ausschaltverhalten getrennt abstimmen zu können.

Gruß

[Andreas T. (skycurve)]

Mit den Gate-Widerständen werde ich wohl ein wenig probieren müssen :).

Zur Strommessung:
Es wäre natürlich super wenn ich ohne der zwei AD8210 auskommen würde.
Habe ich deine Beschreibung richtig verstanden? (Schaltplan)
Dann würde ich sogar mit nur einem Bauteil auskommen, denn der AD822 hat 
ja 2x Rail to Rail OpAmp's die ich für die zwei Phasen verwenden kann. 
Und zufällig habe ich hier ein paar rumliegen :)

Edit: sehe gerade selbst, so wie ich es im Schaltplan gemacht habe, kann 
es nicht funktionieren :(

Grüße
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Schau dir mal das Demo von ST an. Hier findest Du den grundsätzlichen 
Aufbau der Schaltung wie ichs in etwa machen würde.
http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF247220
Nicht verwirren lassen, die OpAmps sind im Halbbrückentreiber 
integriert.

Im prinzip hast Du einen normalen nicht invertierenden Verstärker, d.h. 
über die Rückkopplung stellst Du die Verstärkung, d.h. den Messbereich 
ein.
Am +Eingang des OpAmps ziehst Du über einen Spannungsteiler die 
Ruhespannung etwas hoch damit am Ausgang eine Spannung von z.B. 2,5V 
liegt wenn kein Motorstrom fließt (bei 5V Versorgung des ADC). Der Shunt 
liegt zu diesem Spannungsteiler in Reihe. D.h. wenn Strom fließt wird 
das Potential durch den Strom weiter angehoben oder eben abgesenkt. 
Damit kannst Du positive und negative Ströme messen.
Gruß,
Gonzo

[Michael (Gast)]

Andreas True schrieb:
> (Ich arbeite vorerst bewusst mit Float, um die Zwischenergebnisse besser
> nachvollziehen zu können, mit 1kHz keine Performance Probleme)

Habe mal die SVPWM mit LPC hier aus dem Forum in Float umgebaut und 
verglichen. Festkomma 1.9us, Float 1.7us. Code ist nicht 100% identisch 
z.b. habe ich eine Volle Sinus und Cosinus Tabelle benutzt. Dafür wird 
im Float Code zwischen zwei Tabellen Werten interpoliert.

[Andreas T. (skycurve)]

Wie immer vielen Dank für die Hilfe, ohne euch hätte ich bestimmt schon 
längst aufgegeben :)
Ich habe jetzt die Schaltung für die Messung so Ähnlich aufgebaut, wie 
in der PDF von st. Funktioniert auch wunderbar (zumindest mit einem 
Lastwiderstand statt H-Brücke) Benötigt aber ganz schön viele Bauteile. 
Spricht von der Softwareseite aus etwas dagegen, wenn ich bei meiner HI 
Side Messung bleibe?
Speziell bei der Bestimmung des Space Vektors und der PWM Timings. Die 
meisten App-Notes gehen ja davon aus, dass in der Low Side gemessen 
wird.
Einfach ausprobieren kann ich noch nicht, weil meine Software immer noch 
nicht anständig läuft (PID Parameter -.- )

@Laufzeit:
als ich zuletzt gemessen habe, hat bei mir eine Berechnung mit Float 
(auf der FPU) ca 20us gebraucht, allerdings ohne Optimierungen oder 
Ähnliches. Allerdings muss bei mir ja der Winkel Estimator mitlaufen, 
was ja bei der Version aus dem Forum nicht der Fall ist. (oder doch?)
(läuft auf STM32F4 Board)

Grüße
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,
bzgl. der Bauteilanzahl hast Du natürlich ein paar Widerstände mehr. Aus 
meiner Sicht spricht grundsätzlich auch nichts gegen die Messung im 
Highside Kreis wobei ich den Baustein von Analog nicht kenne. Die 
einzigen Argument die mir jetzt dagegen einfallen sind die folgenden:
- Die Messung in der Lowside erscheint mit aus Bauteilsicht flexibler, 
d.h. es gibt eine größere Auswahl an OpAmps
- Aus Sicht der Potentiale/GND-Anbindung ist die Messung im Lowside 
Kreis denke ich günstiger da man immer direkt den GND Bezug hat. Bei der 
Highside Messung muss man ja alles erst mal runter auf den GND Bezug 
bringen
- Wenn Du in Zukunft mal die Modulation in Bezug auf Schaltverluste 
optimieren möchtest ist die Messung in der Lowside günstiger da der 
Lowside auch statisch eingeschaltet werden kann. Das ist bei der 
Highside aufgrund der Bootstrapbeschaltung nicht möglich. Wenn Du den 
Lowside statisch einschaltest kannst Du in der Highside aber keinen 
Strom messen.

Bzgl. der Abtastzeitpunkte sollte es denke ich keine Probleme geben. Bei 
der Highside Messung musst Du halt zum Zeitpunkt des (1,1,1) Vektors 
messen.

Was Du ggf. noch probieren/ansehen könntest wäre die Messung direkt in 
den Motorphasen. Geht das vielleicht auch mit dem Analog Baustein? Dann 
wärst Du völlig flexibel und kannst zu beliebigen Zeitpunkten die Ströme 
messen.

Gruß

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Gonzo,

der AD8210 wurde mir hier im Forum empfohlen, soll auch extrem genau 
sein. Vermutlich weil die Widerstände und alles andere integriert ist. 
Nachteil ist aber der feste Gain und nur 0.65mm Pinabstand. Und ist 
nicht gerade günstig,
wobei es hier für mich keine Rolle spielt.

Das mit der Flexibilität ist wirklich ein Vorteil. Vor allem gibt es ja 
auch dsPIC (somit bestimmt auch ARM Cortex) Controller mit integrierten 
OpAmps, die man dann für LowSide Messung verwenden könnte.
Optimierung der Schaltverluste ist natürlich auch ein gutes Argument 
gegen die HI-Side Messung.

Bei der Messung direkt in den Motorphasen bin ich mir nicht ganz sicher. 
Hab schon einen AD8210 gekillt weil ich vermutlich -IN und +IN 
vertauscht hatte. Zudem heißt der Baustein ja eig. High-Side Current 
sense.

Wenn man sich aber die Grafik im Anhang (Datenblatt s.14) anschaut, 
sieht es für mich so aus, dass der Chip eigentlich auch in der LowSide, 
oder eben auch direkt in der Phase des Motors einsetzbar sein muss.
Wegen der H-Brücke kann ja auch auf der -IN Seite ein Plus auftauchen.
Vllt sollte man die Profis im Analogbereich fragen :)

Grüße
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Ist wahrscheinlich besser mal die Experten zu fragen. Wie schon 
geschrieben beschränken sich meine Kenntnisse auf den diskreten Aufbau.
Cortex Controller mit integrierten Verstärkern gibt es auch schon. Hier 
kannst Du Dir mal die F3 Serie von ST ansehen. Ansonsten gibt es hier 
auch was von Renesas (irgendein Rx Derivat). Die integrierten Verstärker 
sind aber aus meiner Sicht auch nicht wirklich die optimale Lösung. Hier 
ist das Layout sehr entscheidend da ja alles auf der gleichen Masse 
hängt (eigene Erfahrung :-(). So hat halt alles seine Vor- und 
Nachteile.
Viele Grüße...

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Rein analog ist der STM32F303 usw. sehr gut für FOC. Die internen Opamps 
würde ich aber nicht mehr verwenden. Weil die interne Verdrahtung im 
Proze leicht komisch ist. Im RM steht zwar was davon das man den Vout 
direkt auf einen ADC geben kann. Aber da hatte ich immer komische 
Störungen drauf. Wenn man den ADC auf den Pin schaltet auf dem auch Vout 
des OPs raus geht geht das besser. Warum weiß ich auch nicht. Vllt ist 
der Ausgangstreiber des Pins von Vorteil.

Bei einem Redesign würde ich für meine Umrichter den STM32F3 verwenden 
aber mit externen Opamps und Komperatoren für Überstrom usw. Unabhängig 
vom Proze. Die 2 SO8 kann ich verschmerzen.

Das sind meine Erfahrungen mit dem Proze und internen OPs.

Gruß

Tec

[Michael (Gast)]

Andreas True schrieb:
> @Laufzeit:

Ja Zeiten sind ohne Winkelschätzung.


Habe noch ein paar LTC6104 gefunden. Messe damit den Phasenstrom vom 
Motor. Und es geht besser als ich dachte. Trotz wild west Verkabelung 
habe ich nur ~5 Counts "rauschen" mit 10bit ADC. Jetzt kann ich auch mal 
mit der Vorwärts Clark und Park spielen.

Habe mir noch INA213 (kosten nur 2€ etwas bei C) besorgt aber die passen 
nicht auf die SMD Adapter die ich eigentlich benutzen wollte.

[Gonzo (Gast)]

Hi Tec,

das mit den Störungen auf dem STM32F3 ist interessant. Ich habe dieses 
Phänomen bisher noch nicht gesehen, d.h. bei mir passt die Messung. Wie 
haben sich die Störungen bei Dir gezeigt?
Würde beim nächsten Projekt aber auch auf eine externe Beschaltung 
gehen. Spez. da ich im Moment aufgrund meiner Pinbeschränkung den PGA 
nutzen muss und damit die Signalanbindung bzgl. Masse ziemlich eklig 
ist.

Gruß,Gonzo

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

ich hatte Probleme mit EMV, ich hatte synchron zur PWM Ecken in der 
Messung.
Und teilweise Offsets von 20mV, was bei meinen Stromsensoren ca. 1A ist. 
Über extern gelegt war das Offset weg und der Einfluss der PWM war 
merklich geringer.

[Christian Z. (chris9)]

Hallo

ich bin ein kleiner Neuling auf diesem Gebiet...
den sensorlosen Teile habe ich soweit verstanden, allerdings habe ich 
noch Probleme bei der Umsetzung bezüglich der SVM.

Mir ist bewusst das ich mehrere kHz benötige was die Modulationsfrequenz 
anbelangt um einen sauberen Sinusverlauf zu bekommen, allerdings 
verstehe ich noch nicht wie/wann ich diese Frequenz mit der 
Zeitberechnung in Zusammenhang bringen muss um zum Schluss die drei 
Halbbrücken richtig ansteuern zu können (Motor f=50Hz)...

Bis jetzt bekomme ich wie im beigefügten Screenshot zu sehen ist (von 
oben nach unten):

1.  "apha und beta" -Signalverläufe nach er Inversen Parktransformation

2. den "Betrag des resultierenden Zeigers der sich aus alpha und beta 
ergibt" in dem Fall ist er immer eins da die zwei Signale 90° 
Phasenverschiebung zueinander haben und sich dann der 
Quellen-Amplitudenwert, in diesem Fall 1, ergibt ODER liege ich da 
falsch?!?

3. Winkel in rad des jeweiligen Sektors (natürich auch in deg verfügbar)

4. der "Sektor" des Zeigers, also von 1 bis 6

5. der Winkel im jeweiligen Sektor also von 0° bis 60°

Die Formeln für die Zeitenberechnungen wurden in diesem Thread am Datum: 
17.12.2009 17:05 geschrieben, demnach müsste ich die Zeiten berechnen 
können...aber was mache ich mit den drei Zeiten? Das wurde mir bis jetzt 
durch alles was ich auf Wiki etc..gefunden habe noch nicht klar.


Falls sowas schon mal jemand in Matlab-Simulink implementiert hat wäre 
cool... hab noch nichts gefunden bis jetzt was funktioniert hat bzw. 
verständlich war für mich.
Eine Erklärung für Dumme wäre sehr hilfsreich :-)

Mit sehr sehr freundlichen Grüßen

[Nils P. (ert)]

Schau mal unter
http://www2.ece.ohio-state.edu/ems/PowerConverter/SpaceVector_PWM_Inverter.pdf

G Ert

[Gonzo (Gast)]

Oder schau Dir mal das Buch hier an:
Vector Control of Three-Phase AC Machines: System Development in the 
Practice (Power Systems) ISBN:3540790284

Der SVPWM Teil ist bei Google Books fast komplett

Gruß

[Christian Z. (chris9)]

@Ert & @Gonzo

D A N K E !

Jedoch kann ich mich noch nicht mit den Formeln auf Seite 11 von deinem 
oben verlinkten pdf anfreunden da ich für T1 und T2 unterschiedliche 
Zeiten bekomme wenn ich für einen Sektor mit 30° rechne.

Wenn mein resultierter Zeiger bei 270° ist, also ich für n = 5  und den 
Winkel = 30° bzw. pi/6 wähle bekomme ich für T1= -1 und T2= 0,5 als 
Ergebnis. Der vordere Therm ändert sich ja nicht da die 
Gleichspannungsversorgung Vdc und die Periodenzeit Tz etc. gleich 
bleiben und man ja zudem die Zeiten T1 und T2 zeitgleich berechnet.

Komisch finde ich auch dass in dem pdf von einem dq-System gesprochen 
wird, das ist doch normal die gängige Bezeichnung der zwei Gleichgrößen 
nach der Clarke&Park-Transformation. Die SVM beginnt bei euch doch 
normalerweise auch mit alpha_beta welche man erst wieder durch die 
Inverse-Park-Transformation erhält ?!?

[Michael (Gast)]

Christian Zimmermann schrieb:
> Die SVM beginnt bei euch doch
> normalerweise auch mit alpha_beta welche man erst wieder durch die
> Inverse-Park-Transformation erhält ?!?

Alpha & Beta erhält man nach der Inverse Clark aus d & q.


Mir hat dieses Seminar von TI ganz gut geholfen. FOC startet bei 
~1:10:00
Youtube-Video "Teaching Old Motors New Tricks - Part 1"

[Gonzo (Gast)]

Hi Christian,
ich habe mir das Dokument jetzt nicht wirklich durchgelesen. Auf den 
ersten Blick finde ich die Gleichungen aber nicht direkt für eine 
Implementierung tauglich. Zur Berechnung der Schaltzeiten T1, T2, T0 
würde ich mir mal die Seite 25 in obigem Buch ansehen. Hier gibt es eine 
Tabelle (siehe Anhang) die sich direkt für eine Implementierung eignet. 
Im Grunde genommen lassen sich die ganzen Gleichungen einfach über 
Dreiecksberechnungen ableiten. D.h. man zerlegt den Alpha/Beta Vektor 
einfach in zwei Einzelzeiger die man dann geometrisch überlagert.
Warum in dem Dokument d/q Komponenten verwendet werden kann ich auch 
nicht sagen. Im Pinzip kann hier ja jeder machen was er will. Ich kenne 
eigentlich auch nur den Standard mit d/q-System => Rotorsystem und 
Alpha/Beta-System => Statorsystem (bei PMSMs). Aus meiner Sicht ist es 
also so wie du schreibst, d.h. aus d/q kommt man über die inverse Park 
Transformation zum alpha/beta System und dann über die inverse Clarke 
zum abc System.
Den letzten Schritt spart man sich normalerweise da man auch gleich aus 
den Alpha/Beta-Komponenten die Schaltzeiten berechnen kann wie in der 
Tabelle beschrieben.

@Michael: Dave Wilson ist echt klasse. Hier gibt es auch noch ein paar 
Präsentationen und einen Blog zum Thema. Ist wirklich zu empfehlen!

Gruß...

[Gonzo (Gast)]

Sorry, habe gesehen, dass ich das Bild doppelt angehängt habe :-(

[Michael (Gast)]

Habe jetzt INA213 mit Low-Side Shunts. Die LTC6104 die ich vorher 
probiert habe, haben beim einschalten der FETs 10V Spikes und mehr am 
Output rausgegeben. Denke mal das ist nicht so gut für den ADC...


Gonzo schrieb:
> Hier gibt es auch noch ein paar
> Präsentationen und einen Blog zum Thema.

Fehlt "hier" was?

[Gonzo (Gast)]

Michael schrieb:
>> Hier gibt es auch noch ein paar
>> Präsentationen und einen Blog zum Thema.
>
> Fehlt "hier" was?

Ist etwas blöd geschieben. War schon ein wenig müde gestern ;-). Ich 
meinte auf der Seite von TI. Hier kann man einfach mal nach Dave Wilson 
suchen und findet dann noch mehr Infos zum Thema Motor Control.

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend,

ich habe leider immer noch ein Problem mit meinem WinkelEstimator.

Solange ich den Winkel fest aufaddiere, funktioniert der Estimator 
richtig, auch über einen großen Drehzahlbereich.
Wenn ich nun auf den errechneten Winkel umschalte, bleibt der Motor 
stehen und es wird ein falscher Winkel berechnet.
Obwohl der Motor sich nicht dreht sondern nur noch unentschlossen 
zittert,
berechnet der Estimator weiter irgendwelche Winkelwerte, dabei ist die 
Winkelgeschwindigkeit sogar konstant!

Im Closed Loop wird der Referenzwert für 'q' nicht von dem PID Regler 
für die Drehzahl vorgegeben, sondern einfach der selbe Wert wie in Open 
Loop, der Einfachheit halber.

Ich weiß, dass schwierig ist, per Ferndiagnose so einen Fehler zu finden 
und dass die Steuerung jeder etwas anders aufbaut,
aber vielleicht habt ihr einen Tipp, wo ich ungefähr den Fehler suchen 
muss, wenn der Estimator aufhört richtig zu arbeiten sobald man auf den
errechneten Winkel umschaltet.

Edit: Falls es irgendeine Bedeutung hat: wenn ich den Rotor abnehme, 
wird trotzdem ein Winkel estimated.

Grüße
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Moin.

Was meinst du mit Winkel umschalten?

Du fährst die Maschine mit einem vorgegebenen Winkel. Den du aus der 
Integration einer vorgegebenen Drehzahl hast. Und Schaltest dann um auf 
die Fluss berechnung und die Daraus resultierenden Werte?

Frage wie sieht dein Schätzer aus? Fluss, mit P Rückführung und dann 
PLL? Ist das Einfachste und recht robust. Fehler der da gern auftritt 
ist das vor dem Umschalten die integratoren der Pll nicht mit aktueller 
Drehzahl und aktuellem Winkel gesetzt werden.

Einfachste Lösung ist die Pll zu Steuern beim Start.

Folgendes: du berechnest mit einem fixen Faktor eine 
Winkelbeschleunigung aus dem vorgegebenen Iq (oder ohne Strom Regelung 
Uq), und das gibste auf den PI regler der PLL.
Damit äauft die los bei ca. 100-200 rad/s schaltest du den Eingang der 
PLL auf den Winkelfehler zwischen Fluss beobachter mit Tiefpass. (Hatte 
ich weiter oben mal vorgeschlagen). Dann sollte das laufen mit dem 
start.

Ich hab den Thread lange nicht verfolgt. Falls das nicht passt einfach 
ignorieren.

Gruß

Tec

[Gonzo (Gast)]

Hi Andreas,
Wenn ich dich richtig verstehe lässt du den Motor einfach gesteuert über 
eine Drehzahlrampe hochlaufen, oder? Die Stromregler fütterst Du in der 
Zeit mit festen Vorgaben ID=0 und IQ=irgendwas. Woher hast Du in dieser 
Phase die korrekte Position? Wenn Du keinen Positionssensor nutzt stellt 
sich in dieser Phase ja irgendetwas für d und q Strom ein. Das muss aber 
nichts mit der Realität zu tun haben. Wenndu dann auf deinen 
Winkelschätzer umschaltet gibt es dann ggf. einen Sprung in deinem 
System und der Motor bleibt stehen.
Hast Su mal die Winkel aus der Vorgabe und von deinem Estimator 
verglichen? Bist Du sicher das der Estimator richtig läuft, d.h. hast du 
das Signal mal mit einem realen Positionssensor verglichen?
Gruß, Gonzo

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,

vielleicht beschreibe meine Startvorgang.

Ich habe 3 PID Schleifen, eine für Iq, eine für Id und eine für 
Drehzahlsteurung (W).
Die W Schleife bekommt als Input die gewünschte Drehzahl und die 
aktuelle Drehzahl, die aus dem Delta Winkel und Zeit ermittelt wird.
Der Output dieser W-Schleife ist dann der Input für die Iq Schleife.
Mit PLL meinst du diese W-Schleife oder?

Ich fahre den Motor mit einem fest vorgegebenen Winkel hoch (Rampe), 
dabei bleibt die W-Schleife vorerst aus. Der Winkel wird fest aufaddiert
und die Iq Regelschleife bekommt als Input vorerst einen konstanten 
Wert, anstatt des Outputs der W-Schleife.

Zusätzlich gebe ich den fest aufaddierten Winkel und den vom Estimator 
errechneten Winkel am Oszi aus.
Während des HochfahrVorgangs ist der errechnete Winkel dem fest 
aufaddierten Winkel ziemlich identisch.

Nachdem der Motor die "Standgas-Drehzahl" erreicht hat, bekommen die 
Clarke- und Parktransformationen und somit die
gesamte SVPWM Berechnung nicht mehr den aufaddierten Winkel sondern den 
Winkel des Estimators.
Gleichzeitig wird die W-Schleife aktiviert. Als Referenz-Input bekommt 
sie den aktuellen, mit LowPass gefilterten Omega-Wert damit weiterhin 
die "Standgas-Drehzahl" gehalten wird.
Der Referenz-Input für die Iq Regelschleife bekommt nun nicht mehr einen 
konstanten Wert, sondern den Output der W-Schleife.

Meine Regelschleifen sehen so aus (aus AN1078 nachgebaut):

void CalcPI(void) { Err = InRef - InMeas U = Sum + Kp * Err if( U > Outmax ) Out = Outmax else if( U < Outmin ) Out = Outmin else Out = U Exc = U - Out Sum = Sum + Ki * Err - Kc * Exc }

Laut AN1078 soll man die 'Sum' Variable des W-Reglers beim Umschalten 
auf den Referenzwert des Iq Reglers setzen, um den von Gonzo erwähnten 
Sprung zu vermeiden, das hilft aber leider auch nicht.

@Tec: Was meinst du mit: ".. schaltest du den Eingang der
PLL auf den Winkelfehler zwischen Fluss beobachter mit Tiefpass".
Soll ich den Referenzwert der W-Schleife auf den Winkelfehler zwischen 
errechnetem und den aufaddierten Winkel setzen?

Den tatsächlichen Winkel weiß ich allerdings nicht, weil ich keinen 
realen Positionssensor habe, aber die Abweichung sollte bei niedriger 
Drehzahl ja nicht wirklich existieren oder?

Grüße
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Mit der PLL meine ich das du eine Winkel Regelschleife baust. Also

            ______________w
           |
wt'--o--PI--Integrator----wt''
  |-                 |
  |                  |
   ------------------

wt' ist der winkel von deinem Estimator. Die Pll gegelt diesen quasi 
aus. Das filtert den Winkel und sorgt für eine stetige drehzahlberechnug 
w.

Andere Sache mal zu deinem Aufbau. Fahr doch mal mit konstanter Uq ohne 
Regler. Dann kannst die Sprünge aus den Reglern ausschließen. Dann geht 
es nur um deinen Winkelfehler den dein Estimator macht.

Was für ein Estimator wird in AN1078 verwendet?

[Gonzo (Gast)]

Was mir im Moment noch nicht ganz klar ist, ist warum bei dir der 
gesteuerte Winkel mit dem geschätzten in etwa übereinstimmen. Wenn Du 
gesteuerte hochfährst wirst du gewöhnlich nicht den optimalen 
Arbeitspunkt des Motors treffen. D.h. der q Srom den du mit dem 
gesteuerten Winkel berechnet wird in der Realität eine Mischung aus d 
und q sein. Wenn du dann zum Um schält Zeitpunkt den Drezahlregler mit 
dem zuvor eingeprägten "q" Strom initialisiert hast du wahrscheinlich 
trotzdem einen Sprung im System. Ich fahre eigentlich immer mit einem 
recht hohen gesteuerten Strom hoch damit der Motor immer anläuft. D.h. 
bei mir überwiegt der d-Strom oft.
Noch eine Frage:
Wie hast Du die Stromregler eingestellt? Laufen die beiden Regler 
korrekt? Hast du überprüft das hier nichts schwingt?
Gruss ....

[Andreas T. (skycurve)]

Den Motor ohne Regler zu steuern hat mich ein wenig weiter gebracht, 
bzw. ein Erkenntnis.
Der verwendete Motor (alte HDD) hat einen Phasenwiderstand von 1.85Ohm, 
dh es kann ein maximaler Strom von
12V/1.85Ohm = 6.5A fließen. Meine Shunts+OpAmp Beschaltung habe ich auf 
1A ausgelegt.
Das heißt ich ich kann nur (1/6.5) des max. Stromes messen. Wenn ich 
jetzt, egal ob mit oder ohne PID Regler
die Länge des d-q-Zeigers auf (1/6.5) = 0.15 limitiere, läuft der Motor 
tatsächlich mit dem Winkel des Beobachters weiter, jedoch sehr schlecht, 
auf dem Oszi kann man kaum erkennen dass es so ein Winkel sein soll.
Bei 0.16 Zeigerlänge dreht der sich nicht mehr.

Jedoch komme ich so kaum auf hohe Drehzahlen :(. Geschätzt unter 
300umdr. und auch fast kein Drehmoment.
Setze ich einen kleineren Shunt (0.005 statt 0.05) ein, ist vermutlich 
die Messung nicht mehr genau genug, denn der Motor läuft dann wieder 
nicht.

Eigentlich sollte ja der Phasenwiderstand mit steigender Drehzahl sinken 
und somit könnte ich den d-q Zeiger wieder länger
machen oder sehe ich das falsch?

Ich denke, mein geschätzter Winkel stimmt mit dem gesteuerten überein 
weil ich schon während der Anfahrrampe
d und q Regler verwende.
Mit der Reglereinstellung habe ich viel gespielt, sollte jetzt eig. 
passen. Werde ich mir morgen noch einmal ansehen.
Bin natürlich für weitere Tipps offen :)

Grüße,
Andreas

[temp (Gast)]

Nur am Rande. Ich habe gerade die AN11517 von NXP entdeckt und ein wenig 
darin rum gestöbert:

http://www.lpcware.com/content/nxpfile/an11517-field-oriented-control-foc-pmsm-motor-using-lpc15xx

Der enthaltene Code ist recht minimalistisch, so dass man da schnell 
einen Überblick erhält. Als zusätzliche Lektüre zum Thema sicherlich gut 
geeignet.

Auch sonst ist der LPC15xx ein sehr interessanter Vertreter der M3's. 
Insbesondere mit integrierter Band Gap und eeprom, was man nicht so 
häufig antrifft. Ausserdem NXP-typische Treiber im ROM. Insgesamt ist 
der Chip wie gemacht für SVPWM bzw. Motorcontroll.

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Ich denke, mein geschätzter Winkel stimmt mit dem gesteuerten überein
> weil ich schon während der Anfahrrampe
> d und q Regler verwende.

Das kann nicht sein. Du prägst mit der Regelung einen Stromvektor in den 
Motor ein. Der wird dem wenn er kann folgen. Da dein Motor ohne Last 
läuft wird der Flussvektor (normaler weise in Phase mit Id) fast genau 
mit dem Stromvektor in Phase sein. Wie Gonzo schon geschriben hat. 
Irgend was passt mit deinem berechnetem Winkel nicht. Ich würde erwarten 
wenn du stuhr U_D so fährst das sich ca. 0,5A I_D einstellen. Und dann 
den Winkel langsam hoch laufen lässt mit steugender Drehzahl bis du den 
Motor schön schnell drehen hast. Dann lässt du ihn mit Konstanter 
Drehzahl weiter laufen, rein gesteuert ohner Beobachter. Dann 
vergleichst du den aktuellen gesteuerten Winkel mit dem geschätzen 
Winkel. Jetzt sollte der Winkel des Beobachters deinem Gesteuerten 
Winkel um ca. 1-10° nachlafen. Ohne Belastung der Maschine.

Wenn das nicht so ist bei wohl gemerkt Gesteuerter U_D nich U_Q dann 
musst du deinen Beobachter überarbeiten bis das so ist.

Und dann kannst du darüber nachdenken bei Geregeltem I_Q deine Maschine 
hochzufahren und umzuschalten.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Tec,

vielen Dank für die ausführliche Beschreibung.

Ich habe es jetzt so ausprobiert, wie du es beschrieben hast:

- Nicht auf den berechneten Winkel umschalten, auf dem gesteuerten 
bleiben
- U_d auf 0.3 konstant gesetzt, ohne PID Regler
Was sollte ich an dieser Stelle für U_q vorgeben?
Jetzt ist U_q = 0.

Wenn ich den Motor so steuere, ist die Winkelabweichung sehr gering, 
schätze unter 10° (Beobachter eilt nach)
Dazu habe ich ein Foto angefügt. Unteres Signal zeigt den vorgegebenen, 
gesteuerten Winkel, oberes den vom Beobachter.
Es wird quasi von 0-360-0-360-... dargestellt.

Wenn ich jetzt auf den Beobachter Winkel umschalte und die
PID Regler z.B folgendermaßen regeln lasse:

I_q = 0.2;
I_d = 0;

bleibt der Motor stehen. Wenn ich zusätzlich den beobachteten Winkel um 
konstant 90° nach vorne shifte, dreht sich der Motor, jedoch ziemlich 
langsam und ohne Drehmoment (wieder obere Situation).

Mittlerweile denke ich, dass es vllt. doch an den Reglerparametern 
liegen könnte, denn ohne wird der Winkel ja scheinbar richtig berechnet. 
Ich habe diese jeweils für q und d folgendermaßen eingestellt:

P = 0.05; I = 0.01; D = 0.99999; OutMax = 0.99999; OutMin = -OutMax;

Passt es so oder total daneben? (Regler werden mit 20kHz aufgerufen)

@Gast, AN11517: Kennst du die AN10889? Dort es auch sehr ähnlich und 
sehr gut beschrieben.

Grüße,
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

So meinte ich das.

Sieht ja erst mal super aus. Du verwendest den Code der AN1078?

Hast du mal geprüft was für eine Ud und Uq deine Regler rausgeben? Vllt 
ist die zu niedrig.

Anderer Test wäre mit Uq = 0.3 und Ud = 0.0 zu fahren. Wie zu anfang und 
bei drehendem Motor auf den Beobachter Winkel umzuschalten. Der 
Beobachter winkel sollte vor dem Umschalten um ca 90-80° voreilen. Weil 
der Rotorfluss bei gesteuerten Drehen deinem Winkel folgt und so mit der 
Q-Achse nach eilt wenn du Uq auf die Maschine gibst.

Anderer Test wäre bei Vorgegeben Iq/Uq einen negativen Id/Ud 
einzustellen.

Es gibt Beobachterstrukturen die einen Id verschieden von null brauchen 
um sauber mit niedrigen Drehzahlen zulaufen. Du drehst zwar schon schön 
schnell aber vllt bringts was.

Andre Sache wäre deinen Gesteuerten Winkel und den Beobachteten 
gewichtet zu mitteln.

wt_est // Beobachter Winkel wt_ctr // Gesteuerter Winkel g // Gewichtung wt = wt_est*g + (1000 - g)*wt_ctr

g bleibt erst mal auf 0 und dann wenn du umschaltest, dann 
incrementierst du g alle ms um 1. Damit solltest du einen stetigen 
Übergang der Systeme haben.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Ich habe jetzt

U_q = 0.3
U_d = 0

eingestellt und der Beobachter eilt, wie du es gesagt hast um ca 90° vor 
:)

Muss man bei dem gewichtetem Mittel nicht zusätzlich durch 1000 teilen?

wt = ( wt_est*g + (1000 - g)*wt_ctr ) / 1000;

Ich habe es jetzt mit 1000 probiert, also 1 Sekunde Übergangszeit und 
auch mit 10000, also mit 10 Sekunden Übergangszeit . Damit ich am Anfang 
der Übergangszeit quasi so gut wie nur mit dem gesteuerten Winkel fahre.

Trotz der 10 Sekunden bleibt der Motor sofort nach der Umschaltung 
stehen.
Das deutet darauf hin, dass der PID Regler total falsch regelt oder?


EDIT: Wenn ich auf den Beobachter Winkel umschalte, aber weiterhin bei 
meinen konstanten
U_q = 0.3
U_d = 0
bleibe, bleibt der Motor nicht sofort stehen sondern dreht immer 
'schlechter', bis der Übergangszeit vorbei ist, dann bleibt er ebenfalls 
stehen.


Grüße,
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Muss man bei dem gewichtetem Mittel nicht zusätzlich durch 1000
> teilen?wt = ( wt_est*g + (1000 - g)*wt_ctr ) / 1000;

Jop richtig erkannt.

Andreas True schrieb:
> EDIT: Wenn ich auf den Beobachter Winkel umschalte, aber weiterhin bei
> meinen konstanten
> U_q = 0.3
> U_d = 0
> bleibe, bleibt der Motor nicht sofort stehen sondern dreht immer
> 'schlechter', bis der Übergangszeit vorbei ist, dann bleibt er ebenfalls
> stehen.

Das deutet darauf hin das dein Beobachterwinkel 90° versetzt ist. 
Addiere mal
Pi/6 bis pi/3 bzw. 30-60° auf deinen Beobachterwinkel auf. Ist das 
verhalten dann immer noch so?

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Leider ist das Verhalten immer noch so, mein Beobachter muss ziemlich 
schlecht sein :D

Aber wenn man es rechnerisch betrachtet:
Dazu nehme ich Rotor vom Motor ab, es bleiben also nur die Spulen.
Beim Beobachter setzte ich den Slide Gain auf 1.

1)
Wenn man jetzt U_d = 0.3 und U_q auf 0.0 setzt muss die Abweichung 
zwischen Beobachter Winkel und gesteuerter Winkel Null sein. (bzw. 
minimal nachlaufen da keine ideale Spule)

2)
Bei U_d = 0.0 und U_q = 0.3 muss der beobachtete Winkel um 90° voreilen.

Sind diese Test ohne Rotor korrekt? Dann könnte ich den Beobachter 
darauf trimmen.
Hatte heute leider keine Zeit das ordentlich einzustellen und 
auszuprobieren.

Grüße,
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Ohne Rotor fehlt dir aber die entscheidende Komponente die dein 
Beobachter beobachten soll. Ohne Rotor kein Rotorfluss, dadurch keine 
BEMF, also ist der Fehler der Berechnung des Stroms aus dem Z für dem 
SMC gebildet wird, quasi NULL.

Wenn das n Festplatten Motor ist hat der doch Hallsensoren. Vllt bringst 
du erst mal die zum laufen?

Wenn Englisch nicht das Problem ist guckt dir mal folgendes an.

https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledrive.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/motordrive/sensorless_gen1_Rev1.pdf

http://scolton.blogspot.de/p/motor-controllers.html

Gruß

Tec

[Gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,
hast du bei deiner Inbetriebnahme des Beobachters auch schon mal den 
geschätzen Strom mit dem gemessenen zusammen dargestellt? Die beiden 
sollten eigentlich relativ über einander lieber. Hierzu gibt es auch ein 
AppNote von Microchip das den Einstellprozess beschreibt. Der Winkel 
muss auch nicht 100% stimmen. Wenn er nicht 100% passt schlägt sich das 
erst mal im Wirkungsgrad nieder. Der Motor sollte aber trotzdem laufen. 
Das könnte man dann aber z.B. auch noch quick and dirty über einen 
Offsetwinkel korrigieren.
Den Stromregler kannst du über eine Sprungvorgabe prüfen, d.h. einfach 
die Regler arbeiten lassen und den Winkel festhalten. Dabei dann einen 
Sollsprung des d-Reglers vorgeben und gucken was der Motorstrom macht. 
Damit kann man zumindest die d-Achse grob überprüfen. Wie hast Du die 
Reglerparameter ermittelt? TN wird normalerweise auf die elektrische 
Zeitkonstante eingestellt und KP sodass der Regler nicht so doll über 
schwingt (Betragsoptimum).
Wie sieht eigentlich der Stromverlauf in der Anlaufphase aus? Der Anlauf 
findet normalerweise mit einem recht hohen Strom statt. Wenn dann auf 
den korrekten Winkel umgeschaltet wird fällt der Strom dann sehr stark 
weil dann der Arbeitspunkt passt. Besonders im Leerlauf wird dann der 
Strom sehr klein und die ADCs werden nur noch gering aus gesteuert. 
Vielleicht ist das noch ein Problem bei dir?
Viele Grüsse

[Andreas T. (skycurve)]

Hi,

ich habe meinen Beobachter überarbeitet, nun läuft der Motor mit dem 
beobachteten Winkel :)
Wenn ich zu dem Winkel einen künstlichen Offsetwinkel addiere oder 
subtrahiere, wird der Lauf schlechter, also nehme ich an, dass der 
Winkel jetzt stimmt.

Die Tests, die Tec vorgeschlagen hat (U_q = 0.3, U_d = 0, ..) erfüllt 
der Beochter auch.

Dieser Festplattenmotor hat leider keine Hallsensoren.

Die Regler über eine Sprungvorgabe habe ich noch nicht getestet, werde 
es aber noch machen.
Ich habe die Regler jetzt erstmal soweit vereinfacht, dass es nur noch 
P-Regler sind.
Für Parameter P habe ich den Wert 1.5 eingestellt. Wenn ich jetzt den 
Phasenstrom betrachte (mit Scope direkt
an einem der Motoranschlüsse über LowPass Filter) sieht es schon 
ziemlich sinusförmig aus, jedoch mit Ripple.

Problem dabei ist, dass der Motor ziemlich laute Geräusche von sich 
gibt, nicht ein regelmäßiges Pfeifen, wie zB bei 1kHz PWM sondern 
unregelmäßig. Liegt das an dem Ripple auf dem Oszi Bild? Bis jetzt habe 
ich es nicht geschafft, die Kurve glatter zu machen.

Der Stromverlauf während der Anlaufphase sieht genau so aus, wie Gonzo 
es beschrieben hat, sobald es auf den Beobachter umgeschaltet wird, 
sinkt die Stromaufnahme.

Ich hätte noch eine Frage bezüglich der Parameter für inverse 
Park-Transformation.
In AN1078 wird die Vektorlänge aus Vq und Vd (also die Pfeillänge aus 
den Parametern für inverse park.) auf 0.95 limitiert mit der Begründung, 
dass man genügen Zeit für die Strommessung übrig lässt. Dabei wird 
zuerst
der V_d Anteil per PID Regler berechnet und dann wird per Pythagoras der 
maximale Output Wert für den V_q Regler aus der Restlänge ermittelt. 
Sprich V_q wird limitiert, V_d nicht.

In etwa so:

Vs = SQRT(Vd^2 + Vq^2) < 0.95 Vq = SQRT(0.95^2 - Vd^2)

1) Braucht man hier wirklich so viel Zeit für die Messung?
2) Wenn ich diese Limitierung mitlaufen lasse, kann ich als Referenz für 
I_q auch extrem hohe Werte einstellen,
diese werden von der Limitierung abgeschnitten. Somit bekomme ich für 
V_q nicht besonders für raus -> Weniger Drehmoment.
Ist das wirklich so gewollt mit der Limitierung?

Grüße,
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,
das ist doch super wenn der Motor jetzt läuft!
Hast Du von deinem Motor schonmal die EMK aufgenommen? Ist die 
sinusförmig oder auch verzerrt? Ggf. ist das die Ursache für deine 
Stromform und auch dein Geräusch. Geräusche entstehen oft dadurch, dass 
das Drehmoment nicht konstant ist, d.h. die Stromform passt nicht zur 
EMK.
Zur Begrenzung:
Die ist schon wichtig wenn Du an die Auststeuergrenze des Umrichters 
gehst. Du musst immer einen Nullzeiger haben damit Du die Motorströme 
messen kannst. Wie groß dieses Zeitfenster sein muss hängt von deinen 
Strommesskreisen ab, d.h. davon wie schnell die Schaltung am Ausgang, 
bzw. am ADC Eingang, einschwingt. Auch hier würde ich mal einen Sprung 
draufgeben und dann mal gucken was der Messverstärker macht. Da du in 
der Mitte des Nullzeigers misst musst Du auch das berücksichtigen, d.h. 
Einschwingzeit mal 2. Wie viel das dann in Prozent ist hängt natürlich 
auch von der PWM Frequenz ab die Du einsetzt. Über diese Begrenzung 
stellst Du im Endeffekt sicher, dass Du nicht die Schwingungen deines 
Strommessverstärkers misst, sondern den realen Motorstrom.
Bei der Ansteuerung hast Du eigentlich zwei Begrenzungen:
Eine aus der SVPWM (=> Kreisbegrenzung auf cos 30°) und eine für die 
Strommessung (im Beispiel 95%).
Viele Grüße...

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend,

ich habe mit den PID Reglern alles mögliche ausprobiert, leider ohne 
Verbesserung. Ich denke die sollten passen, ich habe jetzt die Werte aus 
der AN1078 übernommen. Die Strombegrenzung habe ich auf 95% eingestellt. 
Die EMK ist sinusförmig.


Wenn ich den Motor nicht mit SVPWM sondern mit drei um 120° verschobenen 
Sinuskurven ansteuere (sinusoidal drive?) und den Phasenstrom direkt am 
Motor per Scope betrachte, sehe ich absolut perfekte Sinuskurven. Der 
Motor läuft dabei absolut ohne Geräusche.
In der SVPWM dagegen hört man den Motor sogar pfeifen wenn man rein mit 
dem vorgegebenen Winkel fährt, also noch bevor es auf den Beobachter 
umgeschaltet wird.
Währenddessen fahre ich mit
U_q = 0.2;
U_d = 0;

Im Anhang ist ein Foto während der Motor mit einem vorgegebenen Winkel 
und SVPWM läuft. Habt ihr eine Idee vorher dieser "Knick" bei 0° und bei 
180° kommt? Auch wenn ich auf den Beobachter Winkel umschalte ist dieser 
Knick da. Vielleicht kommen die Laufgeräusche daher?

EDIT: die Obere Kurve stellt den beobachteten Winkel dar, die untere den 
Phasenstrom, gemessen direkt am Motor.

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Das der Strom nicht ganz Sinusförmig ist wenn du mit gesteuertem Winkel 
fährst ist klar. Der Motor Lockt ja. (er kann dem Spannungsvektor 
schneller folgen als du den Winkel incrementierst. Folglich holt der 
Motor regelmäßig auf den Spannungsvektor auf und überschwingt. Daher die 
Rippel auf dem Strom)

Ich vermute mal deine SVPWM ist nicht stetig. Prüfe bitte mal ob deine 
SVPWM saubere POPO Kurven produziert. Und ob die Phasenrichtig sind. Ist 
n Böser Fehler es gibt SVPWM implementierungen die ein 30° Offset haben, 
bzw die alpha Achse (Alpha-Beta-System) nicht auf der A Achse 
(ABC-System) liegt.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Tec,

reicht es, einen Kreis mit dem Zeiger aus Valpha und Vbeta (also mit den 
Input - Parametern der Inversen Clarke) abzufahren und den Ausgang der 
Halbbrücken anzuschauen um die Popokurven zu überprüfen? (ohne Motor, 
denn der würde ja die Popokurven glätten(?)).

Jetzt ist es bei mir so, dass der Sprung in der Sinuskurve (Foto letzter 
Beitrag) auch ohne eines angeschlossenen Motors kommt, also muss der 
Fehler  wirklich in der SVPWM liegen :(

Grüße,
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Jap die Spannung kannst du auch ohne Maschine prüfen. 3 RC Kombi im 
Stern an die dreiphasen und dann Phase gegen Gnd messen. Der mittelpunkt 
sollte dabei gegen Gnd einen Dreieck fahren.

Kennst du den Thread über die SVPWM mit einem LPC musst mal im forum 
suchen vllt findest da auch infos.

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,

ich habe zwar den Strom noch nicht gemessen (bin noch nicht zu hause).
Dafür habe ich meine SVPWM mit

V_q = 0.2 V_d = 0.0;

gefüttert und den Winkel von 0 bis 2PI rotiert. Die Angefügten Kurven 
sind dabei rausgekommen. (links die drei Phasen, rechts diese drei 
übereinander gelegt)
Das sind quasi die Signale, die ich aktuell auf die PWM Duty lege.
Meine Vektorumrechnung muss wohl einen Fehler haben.

Gruß,
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Ich würde mal sagen du würfelst die Sektoren wild durch ein ander. Bzw 
die Sektoren 2/3 und 4/5 sind invertiert. Prüf mal ob du die 
Phasenreihenfolge nicht durch einander kriegst.

[Andreas T. (skycurve)]

Tec, du hattest wie immer Recht :)

Ich hatte alle Vektoren invertiert.
Hier das Ergebnis, oben der Output der InverseClarke, unten die POPO 
Kurven. U_q ist jetzt probeweise auf 1.0 gesetzt.

Vielen Dank!
Jetzt setze ich das ganze mal in den uC und mal schauen was der Motor 
dazu sagt.

Gruß
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Ok. Bin gespannt.

[Andreas T. (skycurve)]

Bei dem letzten von mir geposteten Diagramm beginnt keine der drei 
Phasen bei Theta = 0. Hast du das mit "30° Offset" gemeint?
Würde ich diesem Offset dann nicht zwangsweise im Beobachter 
dazuaddieren müssen?

Ich habe die Vektorumrechnung so abgeändert, dass nun eine der Phasen 
bei Theta = 0 anfängt. (siehe Anhang)
Der Beobachter erfüllt die Tests, die du weiter oben vorgeschlagen hast 
immer noch.
Mit gesteuertem Winkel läuft der Motor perfekt, auch die Spannungskurven 
direkt am Motor gemessen sehen top aus.
Mit Beobachter Winkel Winkel und PID Regler läuft er auch, aber noch 
nicht so gut.

Gruß
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Moin,

Bei dir ist p1 genau im maximum bei theta 0. Also super. Wenn an dem 
punkt alpha auch max ist und beta 0. Dann ists phasen richtig. Wenn 
spannung und strom nicht phasen richtig sind dann stimmt die beobachter 
Gleichung ja nicht.

Hast du filter in der Strommessung? Die erzeugen dir ja einen phasen 
fehler beim strom. Weshalb dann auch hier die beobachter gl. Nicht 
korrekt ist der fehler sollte aber soklein sein das der beobachter nicht 
gleich glaubt die maschine dreht rückwärts. ( was du in vollem lauf 
hättest wenn du phasen fehler nicht vorher schon ausmerzt. Stichwort 
Singularität von sin/cos).

[Andreas T. (skycurve)]

Jap, ich habe zwei Lowpassfilter, welche laut AppNote zusammen eine 90° 
Verschiebung ergeben.
Was ich bei der SVPWM, unabhängig vom Beochbachter noch nicht ganz 
verstehe ist Folgendes:

Das Programm läuft ja Folgendermaßen ab:

Phasenströme messen -> Clarke -> Park -> (PID Regler) -> Inverse Park -> 
Inverse Clarke -> SVM -> Duty Zeiten Setzen.

Alpha und Beta ergeben sich ja aus der Messung der Ströme. Diese werden 
wiederum von der letzten Iteration bestimmt, also SVM(n-1).

Mit der SVM lege ich die Spannung fest. Der Strom eilt der festgelegten 
Spannung um 90° nach.
Wenn man das jetzt auf mein oberes POPO Kurvendiagramm anwendet:
p1 (also der Wert, den ich auf Duty lege) ist bei Theta = 0 maximal.

Damit die SVPWM phasenrichtig ist, muss gültig sein:
(Alpha = max && p1 = max && Theta = 0)
-> ist sowas möglich oder habe ich es falsch verstanden? Strom eilt ja 
bei Spule trotzdem immer nach.

Ich hätte gemeint, dass folgendes richtig wäre:

( Alpha(n+1) = max ) && ( p1(n) = max ) && ( Theta(n) == 0 )

Also dass Alpha erst beim nächsten Durchlauf der jetzigen p1 
phasengleich wird.

(mit n meine ich die Anzahl der Programmdurchläufe)

Grüße,
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Jap, ich habe zwei Lowpassfilter, welche laut AppNote zusammen eine 90°
> Verschiebung ergeben.

Bei welcher Drehfrequenz?

Andreas True schrieb:
> Damit die SVPWM phasenrichtig ist, muss gültig sein:
> (Alpha = max && p1 = max && Theta = 0)
> -> ist sowas möglich oder habe ich es falsch verstanden? Strom eilt ja
> bei Spule trotzdem immer nach.

Richtig. Wir reden hier nur von der Spannung.

Was ich meine Du regelst Id/Iq für einen Strom dessen Transformation 
abc/dq darauf bassiert das für theta = 0 id in Phase mit Ia ist. Dann 
muss das Zwingend auch für die Spannungen der SVPWM so sein. Sonst ist 
den Modell Ja falsch. Denn alle beruht genau darauf.


Außerdem empfinde ich die 90° Phasen Lag durch deine Filter als sehr 
hoch.
Zumal das ja arg(R+1/(jwC)) ist also Drehzahl abhängig.

Durch denk das noch mal genau.

[Andreas T. (skycurve)]

Zum Beobachter:

Der Filterkoeffizient wird in der Appnote drehzahlabhängig angepasst:

#define LOOPTIMEINSEC (1.0/PWMFREQUENCY) #define SPEEDLOOPTIME (1.0/SPEEDLOOPFREQ) // Speed Control Period

// Filter estimated BEMF voltages EalphaFinal = EalphaFinal + Kslf * Ealpha - Kslf * EalphaFinal; EbetaFinal = EbetaFinal + Kslf * Ebeta - Kslf * EbetaFinal;

// Calculate smc filter coefficient from omega Kslf = OmegaFltred * (LOOPTIMEINSEC/SPEEDLOOPTIME);

Omega wird dabei alle 'SPEEDLOOPTIME' aus dem aufaddierten Theta 
ermittelt.
Wobei ich das ehrlich gesagt noch nicht verstanden habe.

Zu SVPWM:

Nur nochmal zur Sicherheit:
Es gilt:
1)Ich fahre mit vorgegebenem Winkel
2)jetzt gerade (n=1) ist Theta = 0.

Ich messe die Ströme. Diese müssen soweit verschoben sein, dass in 
diesem Moment (n=1) Alpha = max sich aus den gemessenen Strömen ergibt.
Nun berechne ich die SVM. Diese muss mir (immer noch n=1) für p1 = max 
ausspucken. Das schicke ich dann auf die PWM Duty.
Also schickt man die Spannung um 90° nacheilend in den Motor? Bzw. man 
schickt die Spannung phasengleich zum gemessen Strom, immer noch bei 
(n=1)

Ich nerve bestimmt schon mit meinen Fragen :/

[Gonzo (Gast)]

Hallo Tec & Andreas,

ich glaube ihr redet von unterschiedlichen Filtern. In der AppNote gibt 
es zwei Tiefpassfilter innerhalb des Sliding Mode Observers. Diese TP 
Filter werden entsprechend der Drehzahl nachgeführt sodass sich immer 
90° Phasenverschiebung ergeben.
Ich denke Du, Tec, meinst TP Filter direkt in der Strommessung des 
Motors, d.h. außerhalb des Beobachters, oder?

Wann rechnest Du eigentlich deinen Beobachter? Das geht aus deinem 
Ablauf oben nicht hervor. Normalerweise sollte der Ablauf wie folgt 
sein:
1. Strom messen
2. Clarke
3. Beobachter rechnen um aktuelle Winkel zu haben
4. Park
5. PI-Regler für die Ströme
6. inv. Park
7. SVPWM

Ist das so bei Dir, Andreas?
Dann noch was. In den Beobachter fließt ja auch die Ausgegebene Spannung 
Richtung Motor ein. Hier muss man beachten, dass man hier die richtigen 
Spannungen verwendet da sich aufgrund der meist verwendeten gepufferten 
Ausgabe meist eine Verschiebung um einen Reglertakt ergibt.
Was Du hier probieren kannst ist, einfach mal einen Offset einzurechenen 
und diesen dann im Motorlauf mal zu verändern. Ggf. kannst Du damit den 
optimalen Winkel finden.
Noch eine Sache ist die Abtastfrequenz des Reglers. Wenn ich es oben 
richtig sehe rechnest Du nur 5-6 mal pro elektrischer Periode. 
Entspricht das auch deiner PWM Frequenz, d.h. rechnest Du in jedem PWM 
Takt oder nur jedes n-te mal? Ggf. solltest Du etwas häufiger rechnen.

Gruß,
Gonzo

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Gonzo,

den Beobachter rechne ich gleich nach der Strommessung. Da man bei 
Clarke den Winkel noch nicht braucht, kann man sagen dass es deiner 
oberen Liste entspricht :)
Edit: hier lag ich falsch->Clarke muss man vor dem Beobachter rechnen, 
denn dieser braucht die Ergebnisse der Clarke.

Die d und q Regler rechne ich jeden PWM Zyklus. Das mit dem Offset im 
Beobachter werde ich auf jeden Fall ausprobieren. Zuerst möchte ich 
SVPWM an sich richtig und phasenkorrekt einstellen.

Übrigens: mit dem HDD Motor brauche ich 6 elektrische 0-360 Durchläufe 
für eine Umdrehung. Wenn ich das hochrechne, schaffe ich dem Motor ohne 
Platten 20kRPM mit vorgegebenem Winkel :D

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Hallo Zusammen,

@Gonzo: Du hattest recht ich meine Filter im Strom Pfad. An die BEMF 
Filter des Beobachters der AN1078.

@Andreas: Deine SVPWM würde ich erst mal so lassen. Wie es aus sieht 
braucht dein Beobachter eine gewisse drehfrequenz damit der vernönftig 
läuft auch wegen der Filter. Außerdem ist das Phasengang ja recht fix 
bei 90° mit der w-Kompensation. Ich würde folgendes Probieren. Maschine 
OpenLoop hoch drehen auf sagen wir 200rad/s = w, dann auf den Beobachter 
umschalten. Jetzt würde ich mir irgend einen Kanal suchen mit dem du 
einen Offsetwinkel im Lauf ändern kannst.

Tip: Bei ST-Link und STM32 sieh dir STMStudio an damit kannst du 
Variablen im lauf manipulieren. Oder so tools wie FreeMaster (braucht 
aber ne gegenstelle im Controller und ist von FreeScale, zwar frei soll 
aber laut lizenz nur auf FreeScale Controller eingesetzt werden. Hobby 
mäßig kräht da aber bestimmt eh keiner nach. )

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend.

Achso, nein, ich habe noch keine Filter im Strompfad.

Zur Zeit verändere ich meine Variablen, wie zb den Winkeloffset während 
der Laufzeit mit ein paar Tastern, mit denen ich dann + und - rechne. 
Vielen Dank für den Tipp mit STMStudio:

Tecnologic schrieb:
> Bei dir ist p1 genau im maximum bei theta 0. Also super. Wenn an dem
> punkt alpha auch max ist und beta 0. Dann ists phasen richtig.

Welches Alpha und Beta beziehst du dich hier?
Ich habe ja zwei davon:
1. Erhalte ich ein Ialpha und Ibeta nach der ClarkeTransformation aus 
den gemessenen Strömen.

2. Valpha und Vbeta nach Inverse Park Transformation.

Allerdings wird ja Valpha = max und Vbeta = 0 bei Theta = 0 nur wenn man 
U_d != 0 und U_q == 0 eingestellt hat, sonst nie, da iniverse Park:

Valpha = Vd * cos_angle - m1.Vq * sin_angle; Vbeta = Vd * sin_angle + m1.Vq * cos_angle;

Ich will meine SVPWM richtig einstellen, wie alle anderen :D, auch wenn 
meine jetzt so scheinbar läuft, hätte ich es ganz gerne richtig rum ;)

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Allerdings wird ja Valpha = max und Vbeta = 0 bei Theta = 0 nur wenn man
> U_d != 0 und U_q == 0 eingestellt hat, sonst nie, da iniverse Park:

Genau das ist der Punkt. Wenn bei Theta = 0 und Vq = 0 und Vd = 1 gilt
Valpha = Vd = Va =1, Vbeta =  Vq = 0, Vb und Vc ergeben sich dann.

Für Theta = 0 liegen alle Koordinatensystem über einander. Vd-Achse auf 
Valpha-Achse und auf der Va-Achse. Für Theta pi/2 bzw. 90° muss dann Vd 
mit Vbeta gleich sein und Vq = -Valpha.

Wenn diese Bedingungen passen sollte die SVPWM phasenrichtig sein und 
sich auch in die richtige Richtung drehen. Wenn dann deine 
Stromtransformationen genauso richtig sind also das gleiche gilt. Dann 
ist die Basis sauber. Dann kannst du dich in Ruhe um die Eigenheiten des 
Beobachters wie die 90°Phase kümmern.

Du suchst sonst immer beim Beobachter dabei sinds Grundlagen die nicht 
passen. Da fallen auch gestandene Umrichter Entwickler drauf rein.

Also Thumbs up fürs saubere Prüfen der Transformationen.


Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Tec Nologic schrieb:
> Genau das ist der Punkt. Wenn bei Theta = 0 und Vq = 0 und Vd = 1 gilt
> Valpha = Vd = Va =1, Vbeta =  Vq = 0, Vb und Vc ergeben sich dann.
>
> Für Theta = 0 liegen alle Koordinatensystem über einander. Vd-Achse auf
> Valpha-Achse und auf der Va-Achse. Für Theta pi/2 bzw. 90° muss dann Vd
> mit Vbeta gleich sein und Vq = -Valpha.

vielen Dank für die Zusammenfassung (y)
Dann waren meine Transformationen richtig :)

Das einzige was mich jetzt dabei noch stutzig macht:

Tec Nologic schrieb:
> Für Theta pi/2 bzw. 90° muss dann Vd
> mit Vbeta gleich sein und Vq = -Valpha

sieht bei mir so aus:
Theta| Vd| Vq| Valpha| Vbeta| P1| P2| P3|
   90|  1|  0|      0|     1|0,5|  0|  1|

Vq = -Valpha, sind aber beide 0, da Vq durchgehend auf Null ist. Dreht 
sich meine Transformation in die falsche Richtung?

[Tecnologic (Gast)]

Ne alles OK. Sieht gut aus. Mach das noch mal für Vq =1 VD=0 dann sollte 
die 2. Bedingung auch passen

[Andreas T. (skycurve)]

Ich habe jetzt die nun korrekte svpwm in meine Motorsteuerung 
übernommen. Habe dafür leider auch den Beobachter wieder umschreiben 
müssen.
Aber nun erfüllt er wieder die Tests von Tec. Vorerst aber noch ein 
wenig quick&dirty mit einem künstlichen Offset. So dass der beobachtete 
Winkel bei U_d = 0 und U_q = 0.3 um fast 90° voreilt.
Sobald ich aber auf den Beobachter Winkel umschalte blockiert der Motor 
sofort :(

Etwas anderes:
Jemand von euch hat mir ja zusätzlich diesen Link vorgeschlagen:
https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledrive.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/motordrive/sensorless_gen1_Rev1.pdf

auf der Seite 60 unten schreibt er:
"Multirotor motor controllers are typically “speed” controllers. (They 
control PWM duty cycle, which sets the average voltage. Ignoring the 
voltage drop across the motor’s resistance and assuming proper timing, 
this correlates to the back EMF, which is a function of rotor speed.)
Field-oriented control is fundamentally a current control strategy. A 
speed control outer loop must be applied to make it compatible with 
standard flight controllers."

Wieso braucht man unbedingt einen Regler für omega, welcher dann den 
Sollwert für den q-Regler vorgibt?
Kann, wie in seinem Beispiel, die zentrale Quadcopter Regelung nicht 
direkt den Sollwert für den q-Regler vorgeben?

Gruß
Andreas

[Michael M. (eos400dman)]

Dann müsstest du halt alle Messwerte mit deiner Reglerfrequenz vom 
Regler zum zentralen Regler übertragen und genauso schnell zurück.
Außerdem kann das m.W.n. keine Standard Quadrocopter-Regelung. Diese 
müsstest du auch selber bauen. Dann ist es wohl einfacher direkt im 
Regler des Motor auf die Soll-Drehzahl zu regeln.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Wieso braucht man unbedingt einen Regler für omega, welcher dann den
> Sollwert für den q-Regler vorgibt?

Überleg dir einfach wenn du den Iq konstant einregelst. Und der Motor 
beschleunigt wird die BEMF größer. Damit muss der Regler die Vq erhöhen 
um die BEMF zu kompensieren. Und das macht der dämliche BLDC-ESC nicht. 
der gibt quasi stuhr Vq = Duty und Vd = 0 vor. Und dann kommen die 
Spinner mit ihrem geilen Timing und geben noch n bischen Vd negativ vor. 
Um die Induktivität zu Kompensieren.

Mit FOC bist du da viel besser beraten. Ind nur nicht so simpel.

Einfachste Möglichkeit wäre Stuhr Vq vorgeben und Id zu 0 regeln. Wäre 
mal interessant das zu Probieren. Oder du baust n Drehzahlregler der Iq 
vor gibt.
Das hat den scharm das du viel dynamischer bist als n normaler BLDC-ESC. 
Du kannst ja zum Bremsen auch negativen Strom vorgeben. USW.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend,

so langsam verzweifle ich an der sensorlosen FOC :/
In Openloop liefert der Beobachter ordentliche Werte, doch sobald es auf 
auf Closedloop umgeschaltet wird ists vorbei.

Könnt ihr mir vielleicht einen kleinen Motor mit einem integrierten 
Winkeldecoder empfehlen? Am besten einen, bei dem ich den Winkel über 
irgendeine Kommunikationsschnittstelle direkt auslesen kann (SPI, I2C, 
...) oder eine bestimmte Anzahl von Ticks pro Umdrehung erhalte, so dass 
ich diese dann aufaddieren kann. Ich finde nichts passendes und für 
einen Studenten bezahlbares.

@Tec: nochmal vielen Dank für den Tipp mit STM Studio, es erleichtert 
die Arbeit wirklich ungemein :)

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin.

Nimm einen Festplattenmotor mit HallSensoren da hast du alle 60° ne 
genaue Position. Damit kannst du deinen berechneten Winkel abgleichen. 
Siehe auch Paper von Shane Colton. Das ist wohl das günstigste. Hast du 
mal mit einem Winkel Offset rumgespielt?

[Andreas T. (skycurve)]

Jup, bin mit Offset von -2.5Pi bis +2.5Pi mit 10Grad Schritten 
durchgegangen mit dem Ergebnis dass an manchen Stellen der Motor 
komplett blockiert und an anderen kommutiert die Steuerung vor sich hin 
mit zb 10000Pi / sekunde. Da wackelt der Rotor natürlich nur noch an der 
Stelle.

 Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Das hört sich danach an das der Beobachter glaubt der Antrieb sei 
schneller. Hast du mit Rs und Ls gespielt? Deine Parameter sind 
wahrscheinlich falsch. Lass mal Rs in ruhe. Fahre Obenloop und spiel mal 
mit Ls rum. und sieh dir das verhalten an. Und dann guckmal das dein 
Beobachter deinem Winkel leicht hinterher eilt. Und denk an die 90° 
Phase die der Beobachter eh schon hat.

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Tec,

Tec Nologic schrieb:
> denk an die 90°
> Phase die der Beobachter eh schon hat

Diese 90° sind aber in den Voraussetzungen:
1)
V_q = 0.3 und V_d = 0 => eilt Beobachter Winkel um 80°-90° vor
2)
V_q = 0 und V_d = 0.3 => Beobachter Winkel = vorgegebener Winkel

schon mit eingerechnet oder? Wenn die Voraussetzungen erfüllt sind, 
stimmt dann die Beobachtergleichung?

Verstehe ich das richtig, dass mein Beobachter mit vorgegebenem Winkel 
scheinbar "perfekt" läuft, auch mit falschen Parametern, weil ich den 
Motor sozusagen zwangsbestrome?

Den Widerstand und die Induktivität habe ich mit einem recht teueren 
Gerät gemessen: R = 1.925[Ohm]  und L = 0.000449[H]. Habe aber daran 
viel rumprobiert und tatsächlich eine Konfiguration gefunden mit der der 
Motor sehr gut mit dem Beobachter Winkel läuft, allerdings nur mit 
folgenden Einstellungen:

R = 1.925;
L = 0.005;     // um Faktor 1000 mehr!

dazu muss ich den maximalen und minimalen Ausgabewert der D_PID Schleife 
auf +0.01 und -0.01 setzten, sprich d wird so gut wie nicht 
nachgeregelt.

max_output Q_PID = 0.2;
min_output Q_PID = -0.2;

So läuft der Motor wirklich sehr schön, allerdings schlagen die q und d 
Regler an die unteren output Grenzen, also ständig:
pid_q.out = -0.2;
pid_d.out = -0.01;

So lässt sich das Drehmoment nicht Regeln, sobald ich die Grenze für 
Q-PID.output größer mache, wandert der Regler sofort wieder an den neuen 
Anschlag.

Viele Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Diese 90° sind aber in den Voraussetzungen:
> 1)
> V_q = 0.3 und V_d = 0 => eilt Beobachter Winkel um 80°-90° vor
> 2)
> V_q = 0 und V_d = 0.3 => Beobachter Winkel = vorgegebener Winkel
>
> schon mit eingerechnet oder? Wenn die Voraussetzungen erfüllt sind,
> stimmt dann die Beobachtergleichung?

Moin,

Sowie ich den Beobachter verstehe hängt er durch die beiden TPs immer 
90° hinter her. Soll heißen Vd = 1 und Vq = 0 ohne +90° auf dem Winkel 
(bei w positiv) müsste bedeuten Vq = -1 und Vd = 0 für die Maschine.

Also Grundsätzlich alles was aus dem Beobachter kommt +90° bei positiver 
Drehrichtung und -90° bei neg Drehrichtung.

Andreas True schrieb:
> Den Widerstand und die Induktivität habe ich mit einem recht teueren
> Gerät gemessen: R = 1.925[Ohm]  und L = 0.000449[H]. Habe aber daran
> viel rumprobiert und tatsächlich eine Konfiguration gefunden mit der der
> Motor sehr gut mit dem Beobachter Winkel läuft, allerdings nur mit
> folgenden Einstellungen:
>
> R = 1.925;
> L = 0.005;     // um Faktor 1000 mehr!

Hast du mal mit dem K Faktor des SMO gespielt. Ein hohes L deutet auf 
eine zu niedrig angesetzt BEMF. Also deine geschätzte Bemf ist zu 
niedrig.

Wie fährst du die Maschine an? Mit Vd != 0 und Vq = 0? und dann 
umschalten oder mit geregeltem Iq ??

Mach bitte mal Folgendes. Iq auf einem guten Wert einregeln. Auf ca. w= 
100/s Openloop beschleunigen. (Iq muss so groß sein das der Motor 
mühelos folgen kann!!!!, also bei dir min 0.5A besser 1A, das der in 
jedem Fall im lockenden Betrieb ist und der Fluss in Phase mit dem Strom 
ist.)
Jetzt muss der Beobachter Winkel exakt 90° nach eilen. und zwar genau 
nach eilen. Nicht voreilen (180° also Vorzeichenfehler), Nicht 180° 
nacheilen dann ist den 90° Offset in die Falscherichtung. Und dann mit 
einem Poti langsam die Gewichtung auf den Beobachterwinkel fahren.
bis das sauber geht.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Mit dem K Faktor habe ich ich noch nicht gespielt, werde es gleich 
probieren.
Die Maschine fahre ich mit V_d = 0.3; V_q = 0 damit ich beim Umschalten 
auf Openloop keinen Winkelsprung machen muss.


Tec Nologic schrieb:
> Iq auf einem guten Wert einregeln. Auf ca. w=
> 100/s Openloop beschleunigen. (Iq muss so groß sein das der Motor
> mühelos folgen kann!!!!, also bei dir min 0.5A besser 1A, das der in
> jedem Fall im lockenden Betrieb ist und der Fluss in Phase mit dem Strom
> ist.)

Soll ich währenddessen Id auf Null regeln oder einfach V_d = 0 setzten?

Wenn ich Iq = 0.5 und Id = 0 regeln lasse, mit gesteuertem Winkel, gibt 
der D-Regler ständig den maximalen Wert, also 1 aus. Somit zieht der 
Motor extrem viel Strom und der Beobachter läuft gar nicht mehr. 
(Wahrscheinlich weil bei so viel Überstrom die OpAmp Beschaltung nicht 
mehr passt)

EDIT: gerade die Regler Parameter etwas abgeändert, jetzt läuft der 
D-Regler nicht mehr ständig an die Grenze und der Motor zieht auch nicht 
mehr so viel Strom.

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Fahr den Motor so hoch wie du ihn auch Fahren willst. Also Iq = x und Id 
= 0 eingeregelt. Und mache für den Anfang die Regler ruhig etwas träge 
(wenig P Verstärkung). Dann sind sie robuster.

Das mit dem auf den beobachter umschalten über Zeit haben wir ja schon 
mal besprochen, das würde ich erstmal auch so machen.

Du hast nicht zufällig Matlab zur Verfügung? Ich persönlich Simuliere 
das
gern vorher. Das ersparrt das Debugging am Motor.

Kennst du das Ke oder Kt des Motors? Bzw. die Amplitude der Bemf bei 
1000rpm oder so? Dann könnte man über Prüfen ob dein Beobachter die BEMF 
richtig schätzt.

So wie ich das Problem einschätze. Wird die Amplitude der BEMF zu 
niedrig geschätzt. Bzw es wird ein Teil der BEMF der drehzahlabhängigen 
Spannung über der Spule zu geordnet.

Also Rs und Ls auf realen Wert. Und dir die e_alpha und e_betas ansehen.
Vllt auch e +z. Das Setzt der SMC ja als Bemf an.

K muss hier dann so gewählt werden das die BEMF amplitudenmäßig mit der 
realen passt. Dann läuft der Motor auch.


Selbst n unscented Kalman Filter mit Drehmomentschätzung usw. läuft 
nicht sauber wenn Ke daneben ist. Rs und Ls sind dem z.B. ziemlich egal, 
aber Ke muss passend sein.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,
vielen Dank für die Tipps, werde versuchen, diese umzusetzen. Ohne jetzt 
den unscented Kalman Filter zu kennen, ist dieser anders aufgebaut als 
der Beobachter in der AN1078?

Ich habe heute n altes Thema (2011 oder so) gefunden, in dem du 
geschrieben hast dass du gerade dabei bist die AN1078 umzusetzen und 
dann die FOC Steuerung in einen Quadcopter einzubauen. Hast du das 
Projekt zu Ende realisiert, bzw. hast du die FOC genauso wie in AN1078 
umgesetzt?
Ich bin auch durch Quadrocopter auf das FOC Thema gekommen :)

Grüße
Andreas

[Michael M. (eos400dman)]

Andreas True schrieb:
> Ich bin auch durch Quadrocopter auf das FOC Thema gekommen :)

Da sind wir dann schon zu dritt ;)

[Andreas T. (skycurve)]

Michael Mayer schrieb:
> Andreas True schrieb:
>> Ich bin auch durch Quadrocopter auf das FOC Thema gekommen :)
>
> Da sind wir dann schon zu dritt ;)

Ein kleines Motivationsvideo zwischen durch:
http://vimeo.com/57710874

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Ich habe heute n altes Thema (2011 oder so) gefunden, in dem du
> geschrieben hast dass du gerade dabei bist die AN1078 umzusetzen und
> dann die FOC Steuerung in einen Quadcopter einzubauen.

So lange ist das schon her :) Das lustige ist das ist mittlerweile viel 
mehr geworden :). Im Moment dreht sich meine Masterthesis um Beobachter 
für PMSM/BLDC Maschinen.

Was AN1078 angeht. Habe ich den PIC schnell verworfen. Und bin beim STM 
gelandet. Programmiert sich einfach besser.

Was mich an AN1078 immer gestört hat. Ist der Anlauf. Du hast dieses 
Problem jetzt auch. Du musst bei dem SMO/SMC K, Rs und Ls immer auf den 
Antrieb und die Applikation Abstimmen. Und vorallem musst du den Anlauf 
für jede Konfiguration von neuem Robust machen. Mich hats genervt.

Das Problem haben aber alle BEMF basierten Beobachter. Dann kommen noch 
Probleme mit der Strommessung dazu dann brauchst du noch ne PLL die 
ripple auf Theta raus glättet. Man kann da viel machen.

Ich verfolge mittlerweile den Ansatz. Aus dem Stand anzufahren immer mit 
Beobachter. Oder bei angetriebener drehender Maschine den Umrichter 
einschalten, und gleich ein Bremsdrehmoment einregeln. (Nutze ich als 
Lastmaschine).

Bei sowas ist so ein Modellbasiertes Filter wie ein Kalman Filter sehr 
hilfreich. (Die werden meist auch bei Coptern für die Lagebestimmung 
benutzt.)

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Tec Nologic schrieb:
> Du musst bei dem SMO/SMC K, Rs und Ls immer auf den Antrieb und die
> Applikation Abstimmen
..
Tec Nologic schrieb:
> Aus dem Stand anzufahren immer mit Beobachter

Das hört sich wirklich spannend an!  Habe dazu ein wenig gelesen. 
Basiert es auf diese Ausarbeitung?:

Terzic, B. & Jadric, M., 2001. Design and Implementation of the Extended 
Kalman Filter

http://scindeks.ceon.rs/article.aspx?query=ISSID%26and%2611541&page=3&sort=8&stype=0&backurl=%2Fissue.aspx%3Fissue%3D11541

Kannst du dann wirklich aus dem Stand, auch ohne motor auf 0 grad 
einrasten zu lassen, und auch ohne Motordaten L und R, mit korrektem 
Winkel anfahren?
Der Kalman Filter benötigt ja auch eine gewisse "erfahrung" während der 
Motorlaufzeit um sicher zu werden.
Sind aber nur überlegungen, ich sollte wohl erstmat die
An1078 zum laufen bringen. Aber ein bisschen informieren schadet ja 
nicht :)

Sorry für die Rechtschreibung, schreibe mit smartphone

Grüsse
Andreas

[Tecnologic vom Handy (Gast)]

Ganz ohne Abstimmung läuft auch ein EKF nicht. Aber ich hoffe mit Rs und 
der Modellbau üblichen KV Angabe auszukommen. Ld und Lq werde ich wohl 
über einen RLS Schätzer ermitteln. Gerade läuft aber der EKF zu langsam. 
Wird aber.

Zu den Fähigkeiten. Ja ein EKF kann ohne die Rotorlage sauber anfahren 
und auch bei sehr langsamer Drehzahl noch gute Ergebnisse liefern. 
Richtungs Wechsel ist dann auch kein Problem. Er verliert bei 1000rpm 
auf -1000rpm nur 1 Umdrehung. Beim Vorzeichen Wechsel.
Ist schon cool. N UKF ist da noch besser. Der hat den Antrieb immer im 
Griff. Braucht aber noch mal 50% mehr Rechenzeit im Vergleich zum EKF.

Was in den papers immer nicht steht. Wie die die Beobachter auf realer 
HW laufen lassen. Dann stößt man auf Probleme wie NaNs und andere 
numerische Schreinereien. Im März will ich fertig sein dann poste ich 
mal was dazu. Vorher wird nix veröffentlicht. Sonst wirft mir noch wer 
vor ich hatte das nicht selbst gemacht.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo zusammen,

Gonzo und Tec, ich hoffe ihr seid noch da, aber natürlich gerne auch 
andere ;)

Da ich mit meinem Winkelbeobachter immer noch nicht so richtig 
weitergekommen bin, habe ich mir erstmal einen anständigen Motor und 
optischen Drehencoder gekauft und diese mithilfe von zwei L Profilen 
miteinander verbunden.
Zur Kontrolle des Encoders habe ich dem Motor einen künstlichen 
Drehwinkel vorgegeben und mit dem des Encoders verglichen -> liegen 
übereinander: passt.
Der Motor wird nur noch über Encoderwinkel steuert.

Wenn ich der SVPWM feste Werte, z.B V_d = 0.2 und V_q = 0.0 vorgebe, 
dreht sich der Motor schön, mit anständigem Drehmoment.

Sobald ich auf die PI Regler umschalte, passiert alles Mögliche, nur 
nicht das Richtige, der Motor ruckt, ändert die Drehrichtung und 
Geschwindigkeit willkürlich.
An den Parametern habe ich schon ein wenig rumgespielt.

Code:

m1.PIParmD.InMeas = m1.Id; m1.PIParmD.Err = m1.PIParmD.InRef - m1.PIParmD.InMeas; m1.PIParmD.Sum += m1.PIParmD.Err; m1.Vd = m1.PIParmD.Err * P + m1.PIParmD.Sum * I; if(m1.Vd > m1.PIParmD.OutMax) m1.Vd = m1.PIParmD.OutMax; if(m1.Vd < m1.PIParmD.OutMin) m1.Vd = m1.PIParmD.OutMin;

float P = 0.005; float I = 0.001;

Wenn ich den Motor wiederum mit festen V_d = 0.2 und V_q = 0.0 steuere 
und mir dabei die resultierenden I_d und I_q ansehe, schwingen diese 
Sinusförmig. Ist das so in Ordnung?
Die Clarke und Park sind ja eigentlicht dafür da, diese Variablen 
"winkelunabhängig" zu machen. Wenn diese sinusförmig sind, kann der 
PI(D) Regler doch schlecht regeln oder sehe ich das falsch?

Frohe Weihnachten!
Grüße
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Andreas True schrieb:
> Wenn ich der SVPWM feste Werte, z.B V_d = 0.2 und V_q = 0.0 vorgebe,
> dreht sich der Motor schön, mit anständigem Drehmoment.

Moin,

da liegt schon der erste Fehler. V_d soll mit dem Fluss in Phase liegen. 
Folglich muss bei V_d > 0 und V_q = 0 die Maschine stehen bleiben und 
nix machen. Die Energie wird dann rein im Wicklungswiderstand um 
gesetzt.

Wenn Id und Iq als sinusförmig gemessen werden. Dann dreht deine 
Transformation falsche herrum. Also erstmal alles so lassen und einfach 
das Vorzeichen von theta vor der Transformation drehen. Dann sollte 
zumindest ein sauberer I_d und I_q gemessen werden.

Dann der gegen Test mit V_d = 0 und V_q > 0. Bei deinem jetzigen 
Einstellungen sollte die Maschine also stehen bleiben. Wenn das so ist 
bist du mit deinen Achsen (d/q) um 90° falsch.

Ich würde dann an deiner stelle folgendes machen.

dein Theta = 0 setzen.
V_d>0 und V_q = 0 setzen.
Warten.
Dann die Lage vom Encoder einlesen und als Offset speichern.
Dieses Offset ziehst du dann immer so von dem Encoder Winkel ab.

dann Spannung wieder aus.

 und mit I_d = 0 un d I_q >0 anfahren.

dann sollte der Antrieb laufen.

Frohe Weihnachten

Tec

[Disco (Gast)]

Ich habe mal eine Frage zu den ganzen Transformation.  Ich habe bei 
meiner Realisierung einfach diese Mc Donald Ms im Speicher abgelegt und 
die PWM Amplitude damit Multipliziert.  Der Stromregler sieht nur einen 
einfachen DC Motor. Die App läuft prima...

[Andreas T. (skycurve)]

Tecnologic schrieb:
> da liegt schon der erste Fehler. V_d soll mit dem Fluss in Phase liegen.
> Folglich muss bei V_d > 0 und V_q = 0 die Maschine stehen bleiben und
> nix machen. Die Energie wird dann rein im Wicklungswiderstand um
> gesetzt

Ok, das habe ich jetzt in den Griff bekommen, mit V_q = 0, V_d > 0, wird 
die Energie in der Wicklung verbraten, ohne dass sich der Motor dreht, 
wenn man ihn währenddessen mit der Hand dreht, hat man das Gefühl, dass 
der Winkel so anliegt, dass der Motor sich gerade noch nicht drehen 
kann.

Tecnologic schrieb:
> Vorzeichen von theta vor der Transformation drehen

void park_transform(void) { park_angle = -park_angle; sin_angle_once = sine_rad(park_angle); cos_angle_once = cosine_rad(park_angle); Id = Ialpha * cos_angle_once + Ibeta * sin_angle_once; Iq = Ibeta * cos_angle_once - Ialpha * sin_angle_once; }

I_d und I_q sind immer noch sinusförmig

Wenn ich vor der Rücktransformation das Winkelvorzeichen nicht wieder 
zurückdrehe blockiert der Motor:

void inverse_park_transform(MOTOR * m) { park_angle = -park_angle; sin_angle_once = sine_rad(park_angle); cos_angle_once = cosine_rad(park_angle); Valpha = Vd * cos_angle_once - Vq * sin_angle_once; Vbeta = Vd * sin_angle_once + Vq * cos_angle_once; }

Tec Nologic schrieb:
> Wenn bei Theta = 0 und Vq = 0 und Vd = 1 gilt
> Valpha = Vd = Va =1, Vbeta =  Vq = 0, Vb und Vc ergeben sich dann.
>
> Für Theta = 0 liegen alle Koordinatensystem über einander. Vd-Achse auf
> Valpha-Achse und auf der Va-Achse. Für Theta pi/2 bzw. 90° muss dann Vd
> mit Vbeta gleich sein und Vq = -Valpha.

Tec Nologic schrieb:
> Für Theta pi/2 bzw. 90° muss dann Vd
> mit Vbeta gleich sein und Vq = -Valpha
Ich habe die Rücktransformationen jetzt wieder tabellarisch dargestellt, 
einmal mit V_d=1 und V_q=0 und umgekehrt um diese Tests die du weiter 
oben empfohlen hast nochmal durchzuführen, aber es sieht eigentlich 
alles richtig aus, siehe Anhang. (von -2PI bis +2PI rotiert)

Hallo Disco,
du hast quasi soetwas wie eine Lookup Tabelle, wie man sie für Sinus 
macht, für diese POPO Kurven gemacht oder?
Sieht diene Clarke_Inv so aus:

Vr1 = Valpha; Vr2 = (-Valpha + sqrt3*Vbeta) / 2; Vr3 = (-Valpha - sqrt3*Vbeta) / 2;

Ich habe meine aus einer AppNote und sie sieht so aus:

Vr1 =Vbeta; Vr2 = ( -Vbeta + sqrt3*Valpha ) / 2; Vr3 = ( -Vbeta - sqrt3*Valpha ) / 2;

Wenn du die erste Version hast, holst du wahrscheinlich schon in der 
inversen Parktransformation die sin und cos Werte aus deiner Tabelle 
richtig?

Valpha = Vd * cos_angle_mc - Vq * sin_angle_mc; Vbeta = Vd * sin_angle_mc + Vq * cos_angle_mc;

Grüße
Andreas

[Disco (Gast)]

Ich hole für jede Pahasenlage 3 um 120 grad gedrehte Amplituden aus der 
Tabelle. Diese ist bis 60 grad 0 und verläuft dann sin förmig bis 120 
grad dannach bis 240 grad als Summe zweier Sin Funktionen.

Die Werte multipliziere ich mit der Ausgangsspannung. Maximal darf diese 
95 Prozent haben, da ich die Motoren als Servo betreibe un die 
Augangstreiber Bootstrap haben.

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Wenn ich vor der Rücktransformation das Winkelvorzeichen nicht wieder
> zurückdrehe blockiert der Motor:
Stop. hast du dabei V_d > 0 und V_q = 0?


Noch mal zur Klarstellung:

I_d ist in Phase zum Rotorfluss und damit der "flussbildende Strom".
I_q ist 90° rechtsrum voreilend gezählt und ist damit der 
"drehmomentbildende Strom".

Folglich darf V_d keine Drehmoment erzeugen. Nur V_q. Und wenn du meinst 
V_d und V_q konstant zu halten sich aber ein sinusförmiger I_d / I_q 
ergibt. Dann dreht die Rücktransformation das Koordinatensystem anders 
herum als die SVPWM. Folglich ist nur das Vorzeichen von Theta für die 
Rücktransformation zu drehen.

Andere Frage kommt die Sinusimplementierung mit Tabelle mit negativen 
Winkeln klar?

Gruß

Tec

[Disco (Gast)]

Ich drehe einfach das Vorzeichen des PWM. Winkel kommen so wie sie sind 
aus dem Encoder.

[Andreas T. (skycurve)]

Tec Nologic schrieb:
> hast du dabei V_d > 0 und V_q = 0

Jup, habe ich.
In die inverse_park_transform() gebe ich die konstanten Werte V_d = 0.1 
V_q = 0 ein.

void clarke_transform(void) // Ia und Ib sind gemessene Phasenströme { m->Ialpha = m->Ia; m->Ibeta = (m->Ia + 2.0 * m->Ib) * inv_sqrt3; }

void park_transform(void) { sin_angle_once = sine_rad(park_angle); cos_angle_once = cosine_rad(park_angle); Id = Ialpha * cos_angle_once + Ibeta * sin_angle_once; Iq = Ibeta * cos_angle_once - Ialpha * sin_angle_once; }

void inverse_park_transform(void) { if(encoder_ready == 1) park_angle = -park_angle; sin_angle_once = sine_rad(park_angle); cos_angle_once = cosine_rad(park_angle); Valpha = Vd * cos_angle_once - Vq * sin_angle_once; Vbeta = Vd * sin_angle_once + Vq * cos_angle_once; }

void inverse_clarke_transform(void) { Vr1 = Vbeta; Vr2 = ( -mVbeta + sqrt3*Valpha ) / 2; Vr3 = ( -Vbeta - sqrt3*Valpha ) / 2; }

Dann noch die svpwm, und es kommen die im letzten Beitrag angehängten 
POPO Kurven raus.

Tec Nologic schrieb:
> Andere Frage kommt die Sinusimplementierung mit Tabelle mit negativen
> Winkeln klar?

Ja, ich habe oben im Screenshot von -2PI bis +2PI transformieren lassen, 
im negativen Bereich kommen auch richtige Werte raus.
Und ich wundere mich wieso der Beobachter nicht funzt... wenn es sogar 
schon hier bei mir happert :/

Gruß
Andreas

[Andreas T. (skycurve)]

Falls es von Bedeutung ist, die umgerechneten Phasenströme Ia und Ib 
sind bei mir sinusförmig über der x-Achse, sprich sie schwingen zwischen 
positiv und negativ.

[Gonzo (Gast)]

Servus Andreas,
ich war zwischenzeitlich mal ein wenig ruhiger, bin aber noch da ;-)

Deine Transformationen sehen aus meiner Sicht i.O. aus. D.h. die 
Vorzeichenumkehr ist denke ich nicht notwendig wenn nicht an anderer 
Stelle noch ein Dreher ist. Bist Du die gesamte Kette schon mal 
durchgegangen? (Sorry wenn ich das nochmal fragen sollte :-)) Ich hatte 
z.B. mal einen Dreher in der Strommessung weil ich nicht berücksichtigt 
hatte das ich in der Freilaufphase den Strom Messe und diesen damit noch 
invertieren muss.

Zur Anlaufphase vielleicht noch was. Die habe ich etwas anders umgesetzt 
als Du Tec. Ich mache es so:
ID= Anlaufstrom
IQ= 0
Theta soll konstant auf 0
Ich gehe hier davon aus, dass ich in der Anlaufphase im wesentlichen 
einen d-Strom habe.
Dann warten bis der Rotor eingerastet ist. Im eingerasteten Zustand kann 
ich dann auch den d-Stromregler überprüfen indem ich id soll verändere 
und den Phasenstrom ansehe. Sollte hier was Schwingen passt der Regler 
nicht.
Dann fahre ich den Winkel Theta entsprechend einer Drehzahl Solltampe 
hoch. Alle Funktionen laufen hier schon. Nur der Drehzahlregler hat noch 
nichts zu melden und der Transformationswinkel kommt aus der gesteuerten 
Rampe, d.h. d und q Strom haben noch nix mit der Realität zu tun. Der 
Observer läuft parallel mit.
Bei einer bestimmten Drehzahl schalte ich dann um auf den 
Drehzahlregler. Dieser wird dann mit dem realen Wert des aktuellen 
qStroms initialisiert. Der d-Stromregler bekommt den aktuellen realen d- 
Strom als Sollwert vorgegeben. Später wird dieser dann auf 0 gefahren. 
(Ld ==Lq). Damit habe ich zum Zeitpunkt der Umschaltung keinen Sprung im 
Strom und der Motor bekommt zunächst nix mit. Für die Berechnung der 
realen Ströme nehme ich dann natürlich den Winkel aus dem Observer.
In meiner Anlaufphase ist also eigentlich alles aktiv und kann damit auf 
Funktion geprüft werden. Den Encoder kannst du z.B. auch in der 
Positionierphase abgleichen um dann damit später in der hochlaufphase 
den Observer zu prüfen.

Viele Grüße und schöne Weihnachten an euch alle,
Gonzo der jetzt Kuchen essen geht ;-)

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Tag,

Gonzo schrieb:
> Ich hatte
> z.B. mal einen Dreher in der Strommessung weil ich nicht berücksichtigt
> hatte das ich in der Freilaufphase den Strom Messe und diesen damit noch
> invertieren muss

Das habe ich natürlich auch vergessen.. Habe jetzt auf die Schnelle das 
Vorzeichen von Ia und Ib umgedreht. Jetzt sieht Id und Iq viel "weniger 
wellenartig" aus, und hat einen gewissen Offset zu der x-Achse, es 
könnte also die Lösung sein :)

void MeasCompCurr(void) // Rechnet ADC Werte in tatsächliche Stromwerte (in Ampere) um { adc1 = ADC_GetConversionValue(ADC1); adc2 = ADC_GetConversionValue(ADC2); m1.Ia = -(adc1 / ADCMaxValue * ADC_Max_Voltage - ADC_Ref_Voltage) / AmpGain / R_Shunt; m1.Ib = -(adc2 / ADCMaxValue * ADC_Max_Voltage - ADC_Ref_Voltage) / AmpGain / R_Shunt; }

Ich glaube meine RefSpannung, also die Spannung die bei 0Ampere Strom 
geliefert wird (bei mir soll 1.5Volt), bei Phase 1 und Phase 2 etwas 
unterschiedlich ist.
Könnte dadurch Id und Iq auch schwingen, weil ja dann Winkelberechnungen 
(sin+cos) nicht übereinander liegen?
Könnte ich einfach zu meiner Variable 'ADC_Ref_Voltage' einen gewissen 
Grundoffset solange dazu rechnen rechnen, bis Ia und Ib am Scope den 
gleichen Mittelwert haben?
Ich werde es nachher ausprobieren.

Zu der Anlaufphase werde ich auf jeden Fall nochmal zurückkommen! Noch 
brauche ich sie nicht (Außer um den Encoder zu initialisieren), da ich 
jetzt erstmal nur mit dem Encoder die SVPWM richtig haben möchte, um 
mich dann auf den Beobachter zu konzentrieren.

Gruß
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Hi Andreas,
das mit dem Offset ist auch so eine Sache und kann auch eine Welligkeit 
mit rein bringen. Ich messe die Spannung deshalb zur Laufzeit und rechne 
den gemessenen Offset mit in die Stromberechnung ein anstatt einen 
festen Offset zu verwenden.
Eine andere Sache die eine Welligkeit mit rein bringen könnte ist ein 
gewisser Unterschied zwischen Ld und Lq. Meine Erfahrung ist, dass auch 
bei SPMSM Motoren die beiden Induktivitäten nicht 100% gleich sind. 
Zuletzt hat auch noch die Zwischenkreisspannung einen Einfluss. Speist 
Du deinen Motor aus einer DC Quelle?
Gruß Gonzo

[Andreas T. (skycurve)]

Hi,

Gonzo schrieb:
> Ich messe die Spannung deshalb zur Laufzeit und rechne
> den gemessenen Offset mit in die Stromberechnung ein anstatt einen
> festen Offset zu verwenden

Das hört sich gut, werde mir auch überlegen, wie ich das mache. Nimmst 
du dafür den Mittelwert von den Sinusspitzen, bzw die Spitzenwerte aus 
den ADC Messungen?

Gonzo schrieb:
> Speist
> Du deinen Motor aus einer DC Quelle?

Dafür muss bei mir leider ein umgebautes PC Netzteil herhalten :(
Auch meine Halbbrücken und die Strommessung ist wahrscheinlich nicht 
gerade super aufgebaut und voller Störungen.
Werde vielleicht die Tage eine Platine entwerfen und ätzen lassen.

Mein Motor läuft übrigens endlich mit der SVPWM, mit dem Encoder und 
sogar samt der drei Regler :)
Reicht es eurer Erfahrung nach, für d und q nur PI Regler zu verwenden 
und für Omega PID?
So wie es jetzt bei mir ist, scheinen mir meine Regler etwas träge zu 
sein, und beim wieder entlasten des Motors reagieren sie auch zu langsam 
und der Motor baut viel zu viel Drehzahl auf und schwingt sich dann ein.
Stelle ich die Parameter schärfer, fängt der Motor an, laut zu pfeifen.
Aber ich bin erstmal froh, dass das ganze so läuft.
Vielleicht kann ich mich bald nochmal an den Beobachter ranwagen.

Grüße
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Moin,

den Offset Messe ich immer dann wenn kein Strom fließt, d.h. wenn der 
Motor steht. Ich nehme dann einfach den aktuellen AD Wert und lasse ihn 
in ein Tiefpassfilter laufen. Den Ausgangswert des  Filters rechne ich 
dann zur Laufzeit des Motors in die Stromberechnung ein, d.h. 
Imotor=Adc-Offset.

Das der Motor jetzt läuft ist doch super!
Ich baue meine Regler immer nur mit PI Reglern auf. Meiner Erfahrung 
nach ist das völlig ausreichend. Bei PID Reglern war ich bisher immer 
etwas vorsichtig da ich öfters mal Probleme hatte wenn die Signale stark 
vertauscht waren. Ich muss hierbei aber auch sagen, dass sich meine 
Erfahrungen auf Lüfter und Pumpen beschränken. Bei Servoantrieben kann 
das wieder anders aussehen. Hierzu kann ich keine Aussage treffen.
Bei mir ist der Aufbau PI für Iq,Id und Omega auf jeden Fall absolut 
dynamisch genug.

Gruß, Gonzo

[Andreas T. (skycurve)]

Hi zusammen,

@PID: habe den 'D' Anteil auf 0 gesetzt, so dass die Regler jetzt als PI 
Regler arbeiten. Noch an den Parametern gespielt, die Dynamik passt 
jetzt erstmal.

Der Motor läuft jetzt komplett eigenständig, ohne Encoder, mit 
Beobachter und SVPWM :), vielen Dank an Tec und Gonzo für die Zeit, die 
ihr dafür genommen habt!

Aber ab einer gewissen Drehzahl (~4k rpm bei ca 20% des max. Stroms des 
Motors) gibt es Aussetzter, das ganze schaukelt sich auf und der Motor 
ruckt nur noch wild. Habt ihr einen Software-LowPass in der 
Phasenstrommessung? Ich glaube Tec hat es mal kurz erwähnt.

Hattet ihr auch das Problem, dass die Steuerung nach einem 
Messfehler/Spike total durchdreht? Man könnte an die OpAmps noch 
Kondensatoren hägen, aber dann würde man ja wieder eine 
Phasenverschiebung reinbringen.

Ich habe jetzt das eingebaut:

adc_filtercoef = 0.2; Ia_filtered = Ia_filtered + adc_filtercoef * Ia - adc_filtercoef * Ia_filtered; // auch so entsteht Phasenverschiebung!

hilft aber nur bedingt.

Die adc-offsets werden jetzt gleich am Anfang rausgemessen, während der 
Motor noch steht und es kein Strom fließt.

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Aber ab einer gewissen Drehzahl (~4k rpm bei ca 20% des max. Stroms des
> Motors) gibt es Aussetzter, das ganze schaukelt sich auf und der Motor
> ruckt nur noch wild

Frohes Neues,

klingt danach das deine Rotorlage Drehzahl anhängig zu weit vor eilt. 
Ein kleiner TP auf den ADC-Werten der Strommessung könnte dies 
kompensieren. Mit der Grenzfrequenz musst du experimentieren aber als 
start weißt du das du bei 4krpm 90° Fehler da ist. Also würde ich den 
Filter als IIR direkt auf die Drehfrequenz der Ströme bei 4kRPM setzen.

Dann haste da zusätzliche 45° Lag und damt nur noch einen Fehler von 45° 
anstelle von 90°.

Damit läufts dann erstmal.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo Tec,
dir auch ein frohes Neues!

Das heißt, dass ich nicht drum herum kommen werde, 
geschwindigkeitsabhängige Offsets einzubauen, damit der Motor bei jeder 
Drehzahl wirklich sauber läuft oder?
Gehe ich bei der Offsetbestimmung richtig vor, wenn ich mir den 
Phasenstrom am OpAmp Ausgang ansehe und den Offset so einstelle, dass 
dieser möglichst sinusförmig ist?


Was mir aufgefallen ist, wenn ich Vd regeln lasse und Vq fest vorgebe, 
erreiche ich höhere Drehzahlen und die Steuerung kommt nicht "plötzlich" 
durcheinander.

Wäre es nicht besser, die Ströme erst nach der Park-Transformation, also 
Id und Iq zu filtern und nicht direkt die Sinussignale der Strommessung, 
weil ich dann drehzahlunabhängig bin und Phasenverschiebung kein Problem 
darstellt? Jetzt nicht auf den Winkeloffset, sondern auf meine 
(vermutlich) Spikeprobleme bezogen.

Gruß
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Id und Iq zu filtern ist nicht falsch. Aber ein TP für ia, ib und ic 
bringt dir ja eine Drehzahl Abhängigkeit der Phase. Das willst du ja. 
Der Beobachter scheint ja darauf ausgelegt zu sein.

[Andreas T. (skycurve)]

Es ist ein BEMF Beobachter bei dem die berechnete BEMF mit einem LowPass 
gefiltert wird.
So wie ich den Beobachter verstehe, wird der Filterkoeffizient des LPF 
ständig an das aktuelle Omega angepasst.
Quasi so, dass die BEMF immer an der Grenzfrequenz gefiltert wird und 
somit eigentlich keinen geschwindigkeitsabhängigen Offset bekommt 
sondern jeweils -45° pro Filter (da Grenzfrequenz)

Koeffizient anpassen:

Kslf = Omega_fltred / 20; // weil 20 Interrupt-Durchläufe pro Omega Aktualisierung // Omega wird mit 1ms aktualisiert

BEMF filtern:

Ealpha_fltred = Ealpha_fltred + Kslf * m1.Ealpha - Kslf * Ealpha_fltred;

Am Ende der Beobachter Routine wird ein fester Offset von 90° auf den 
Winkel addiert.
Deshalb "darf" ich keine Phasenverschiebung auf Ia, Ib und Ic legen.
Oder habe ich den Beobachter falsch verstanden?

Habt ihr, Tec und Gonzo, einen BEMF oder einen PLL Beobachter?

Ich hätte noch eine Frage zum Filtercoeffizienten von Omega:
Dieser wird in der AN10899 so berechnet:

FiltOmCoef = (OMEGA0 / IRP_PERCALC / 10 ); // IRP_PERCALC ist hier wieder gleich 20, siehe oben //OMEGA0 ist die niedrigste Geschwindigkeit, bei der mit Beobachter gefahren wird

Warum wird es hier zusätzlich durch 10 geteilt? Das kann ich absolut 
nicht nachvollziehen.
Bis jetzt habe ich diese Division weggelassen. So läuft der Beobachter 
gut, aber nur bis zu einer bestimmten Drehzahl, weil ich vielleicht 
eben trotz des adaptiven Beobachters einen Winkeloffset bekomme, wie Tec 
schon gesagt hat.

Mit der Division schwingt sich das ganze auf bis der Observer komplett 
durcheinander kommt und nichts mehr geht.

Edit: Tec, wie geht es mit deinem Beobachter für niedrige Drehzahlen/aus 
dem Stand voran? Freue mich schon, davon zu lesen :)

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

zu der Implementierung von AN1089 kann ich nix sagen. Wir hatte das aber 
schon mal meine Gonzo hatte geschrieben dass das 2 TP mit der 
Grenzfrequenz auf w sind. also immer 90°.

Aber anscheinend überkompensiert der Beobachter. Entweder weil dein w 
nicht simmt auf das die Filter gesetzt werden oder weil der SMO durch 
den K Faktor zu aggressiv ist.

Ne TP direkt auf dem Strommesswert ist in deinem Fall aber nicht 
verkehrt. Auch in der dsPIC Hardware muss in RC-Filter drin sein vor dem 
ADC. Bei den niedrigen sample raten muss der auch auf ca.10kHz oder noch 
weniger liegen. Und der fehlt dir würde ich tippen oder dein Hardware TP 
liegt deutlicher höher mit der Grenzfrequenz.


@edit: PLL, Fluss, BEMF nervt etwas. N Flussbeobachter der über ne PLL w 
bestimmt war für mich immer das robusteste. Du bist aber genau so 
Parameterabhängig wie mit nem modellbasierten Beobachter. Und zur Zeit 
schwöre ich da auf n UKF. Der Braucht zwar wesendlich mehr 
Rechenleistung aber auf nem STM32F4 ist das kein Ding.

Mit aus Matlab generiertem Code in C++ und mit float kann ich die 
Stromregelung mit Filter mit 16kHz laufen lassen. Mit etwas zusätzlicher 
Beobachterrei komme ich dann vllt. auf 8kHz Beobachter 16kHz Stromregler 
und 8 bzw. 16kHz PWM jenach Maschine.

Das einzige Problem bei mir ist zur Zeit die Bestückung von DRV8302 mit 
dem Fön und die starke Abhängigkeit des Beobachters von der 
Flusskonstanten der Maschine also quasie dem ominösen KV Wert der bei 
Modellbaumotoren immer so angegeben wird.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Jup, da liegst du richtig, externe LPF vor den ADCs habe ich (noch) 
nicht, werde aber auf meiner geätzten Platine, die ich irgendwann mal 
machen werde, dafür auf jeden Fall Platz lassen.
10kHz Filter wird ja noch keine starke Phasenverschiebung verursachen.


Tec Nologic schrieb:
> SMO durch
> den K Faktor zu aggressiv

Mit dem K Faktor meinst du den SMO Gain, nicht Kslf aus den BEMF Filtern 
oder?


Der DRV8302 scheint ja ein sportliches Teil zu sein. Braucht der externe 
Beschaltung für die Bootstrap Schaltung (Kondensator, Diode)?
Mit den integrierten OPVs hat man wohl viel weniger Rauschen oder?

Ich verwende zurzeit 3x IR2104 als FET Treiber, diese generieren 
zumindest eigenständig die Totzeit um die Halbbrücke nicht zu grillen, 
und man kann allg. bei denen nicht HI und LO gleichzeitig durchschalten.
Soweit ich mich erinnere sind die auch intern getaktet, damit der C aus 
der Bootstrap nicht leergesaugt wird.

Der UKF scheint ja doch jede Menge Leistung zu brauchen. Mit dem STM32F4 
brauche ich zurzeit mit dem Beobachter, absolut alles in Float, ohne 
jegliche Optimierung, der gesamte Code total durcheinander ca 60-70% der 
Leistung bei 20kHz (alle Programmteile).

Bis ich allerdings zu dem UKF kommen und verarbeiten werde, werden wohl 
noch Jahre vergehen :D

EDIT: Aus dem KV Wert sollten sich doch die Konstanten (R und L), die 
ich für dem SMO brauche, auch ableiten lassen. Oder muss ich dafür den 
Spulendurchmesser, etc wissen..

Gruß
Andreas

[Andreas T. (skycurve)]

Moin,

ich habe noch eine Verständnisfrage zur Phasenstrommessung.

Ich rechne meine 12Bit ADC Werte in tatsächliche Phasenstöme um,
sprich ich erhalte zwei 120Grad verschobene Sinus, die zB von -1.5A bis 
+1.5A gehen.
Diese Werte gehen in Ia und Ib. Sie gehen in die Clarke Transformation:

void clarke_transform() { Ialpha = Ia; Ibeta = (Ia + 2.0 * Ib) * inv_sqrt3; }

Da ich ja den Strom in der Freilaufphase messe, muss dieser zuvor 
invertiert werden.
Bisher habe einfach das Vorzeichen von Ia und Ib umgedreht.
Ist das so richtig? Der Motor hat ja drei Anschlüsse, so wird sich die 
induzierte Spannung ja über diese
drei verteilt. Darf man da wirklich einfach das Vorzeichen umdrehen?

Ich hatte ja vor ein paar Tagen das Problem, dass Id und Iq bei mir 
sinusförmig ist, dann habe ich einfach die Vorzeichen getauscht.

Gruß

[Alexander B. (tecnologic)]

Du musst ja beide Ströme Invertieren und das sollte 
transformationsinvariant sein. Also alles ok.

Einfacher gesagt setz mal -Ia und  -Ib für Ia und Ib ein. Dann kommt 
ganz normal -Ialpha und -Ibeta raus. Also alles ok.

[Andreas T. (skycurve)]

Alles klar, wenigstens eine Sache richtig gemacht :D

Ich habe mich nur gefragt, weil wenn Iq so regeln lasse, dass ich meine 
unüberwindbaren 4kRpm fast erreiche, speziel bei mir

I_q_soll = 1.3; I_d_soll = 0.0;

und mir dabei I_d_IST, I_q_IST am Oszi leicht vergrößert ansehe, sind 
diese immer noch Sinusförmig, und das nicht zu knapp. Iq schwankt 
zwischen ca 0.5 und 1.2.
I_q_soll ist wie gesagt const.
Ich frage mich gerade, wie das ganze so stark schwankend überhaupt 
laufen kann.
Können die Abweichungen zwischen den zwei ADCs und der 2 Kanäle des 
doppel OPVs so stark sein, dass durch diesen Unterschied eine Art 
Schwebung zwischen ADC1 und ADC2 und somit auf Iq und Id entsteht?
Oder der Stromverlauf des Motors strahlt so stark in die restliche 
Schaltung...

Eine (noch) nicht ganz so wichtige Frage: Als uC verwende ich das 
Evalboard von ST mit STM32F4 drauf. Die Treiber-, Leistungs- und 
OPV-Schaltung ist auf einem Lochrasterplatine aufgebaut.
Ich möchte erstmal eine Leistungsplatine ohne des uC machen. Sprich, das 
was ich jetzt auf Lochraster habe, ätzen lassen und den Controller 
erstmal extern lassen. Ich habe mich bei den STM32s für diese Anwendung 
noch nicht festgelegt.
Ist das Okay, oder sollte der uC unbedingt auf der selben Platine 
sitzen, was ja natürlich weniger Masseprobleme, Spikes und andere 
Schweinereien reinbringt.

Grüße
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Das schwingen klingt nach Regler. Mach mal reine P Regler zum probieren.

Was das Board angeht. Sieh dir das BOOST-BLDC oder so Board von Ti an 
mit dem DRV8301. Ist günstig und gut.

Wen du es doch selber machen willst kannste die Discoverys mit 
Buchsenleiste direkt aufs Board klemmen sollte auch nicht schlechter 
laufen als jetzt. Klar das das nicht hoch genau wird von der 
Strommessung aber du fährst ja kleiner 5A da ist das nicht so wild. Ich 
sag mal so ab 20A Auslegung würde ich ein Board machen.

Ich hab aber auch bei 100A noch getrennte Boards. Jedoch ist die 2. nur 
ein "Halter" für die Fets.

Gruß

Tec

[Andreas True (Gast)]

Hallo zusammen,

wegen der Klausurphase im Studium arbeite ich zurzeit an der 
Motorsteuerung nicht weiter.
Ab und zu google ich trotzdem nach verschiedenen FOC Themen.

Habt ihr (zB Gonzo und Tec :D ) schon mal InstaSPIN von TI angeschaut?

Dort wird es versprochen, aus einer Drehzahl von 0 heraus mit vollem 
Drehmoment anfahren zu können. Nach weniger als einer elektrischen 
Umdrehung soll der Motor schon vollständig geregelt laufen.
Man braucht keine besonderen Motordaten wie Induktivität oder Kv 
Angaben. Nur max. Spannung und Stromstärke.
Rs misst er anscheinend ständig während der Laufzeit.
Und anscheinend soll der Beobachter auch auf Rotorfluss basieren:

FAST™-Software-Encoder
 - Regelung/Kalkulation des Rotorflusses

Sind diese Angaben von TI doch sehr optimistisch oder arbeiten sie hier 
nicht mit dem üblichen BEMF Observer sondern mit so etwas wie INFORM 
(Indirect Flux detection by Online Reactance Measurement)?

Benötigt man für INFORM und für Rs Messung während der Laufzeit 
zusätzliche Hardware zu meinen 3 Halbbrücken und Strommessung an zwei 
Motorphasen?

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

InstaSpin finde ich auch recht interessant ist aber nicht viel drüber zu 
finden als Videos mit wie toll und einfach es geht.

Ich gehe davon aus das der Beobachter die Gleichungen im dq-System 
umsetzt und dann wurde mit Lyapunov die Stabilität untersucht und die 
Gleichungen darauf hin nicht linear ergänzt. Ich hab da mal n paper von 
einem Schweden gesehen. Vllt schätzen sie dann noch Rs und Ls über einen 
RLS-Schätzer, ist aber alles nur vermutet anhand des Verhaltens und was 
TI so bekannt gibt.

INFORM werden die nicht machen.

1. Weil du das dann nicht auf nem 28xxx DSP laufen lassen könntest ohne 
in böse Laufzeit-Probleme zu bekommen. bzw. du musst dir ganz schön den 
Kopf zerbrechen.

2. INFORM braucht recht gute Kenntnisse von Ld und Lq bzw. muss diese 
online ermessen. Das ist eher was wenn man n Industrie-Servo mit 
sauberem Datenblatt in Positionsregelung ohne Geber betreiben will.

Für INFORM generell brauchst du nichts weiter mehr außer die 
Rechenleistung und System mit ca. 1kHz drehen zulassen und das mit 
kleiner Amplitude auf den Antrieb zu geben quasi als Summe zu deiner 
normalen SVPWM. Dann kannst du dir die Impedanz bestimmen und aufgrund 
dieser Aussagen zu der Rotorlage machen. Du hast aber immer noch die 
Sigularität bei 180°.

Also wenn du dir die Induktivität als Ellipse vorstellst weißt du ja 
nicht an welchem ende bist wenn du den Radius kennst. Es gibt genau 2 
gegenüberliegende Punkte die passen.


Was mich aber speziell interessieren würde wie FAST reagiert wenn du da 
n Innenläufer anschließt und dann danach n großen 60iger Außenläufer. 
Wie kommen die da klar mit ihrer Parameterschätzerei.

Der Parameterschätzer ist nicht eingeschwungen und liefert dem 
Lagebeobachter falsche Werte der schätzt falsch und damit passt das 
Modell des Parameterschätzers nicht mehr. Das ist im Stillstand etwas 
problematisch.

Da kommen die wohl nur raus in dem sie Strom fix einregeln den Winkel 
vorsteuern und dann halt in unter einer Umdrehung ne zuverlässige Lage 
haben. So interpretiere ich die Marketing Infos die TI bisher raus 
gegeben hat.

Aber wie gesagt das ist nur meine Einschätzung des Ganzen.
TI ist auf jeden Fall am weitesten bei dem Thema.

Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,

es wäre schon interessant, von denen so ein InstaSPIN Board zum 
experimentieren zu haben. Ganz günstig sind sie aber nicht für privat.

Aber ob diese automatische Parameteranpassung am Ende genau so gut 
funktioniert (zB Wirkungsgrad) wie wenn man den Beobachter händisch per 
Oszi einstellen würde?

Falls es euch interessiert, hier der Link zur Entwicklung meines 
Motorcontrol-Boards. Vielleicht habt ihr auch ein paar Tipps für mich.
Habe dort bischer leider noch nicht viel Feedback bekommen.

Beitrag "Schaltung für Motorsteuerung"

Gruß
Andreas

[Gonzo (Gast)]

Hallo Andreas,

INSTASpin und INFORM kenne ich ehrlich gesagt auch nur aus dem Internet 
bzw. aus Vortragsunterlagen von Professor Schroedl. Ich hatte zwar mal 
einen Vertriebler von TI im Haus aber die Infos waren nur sehr spärlich. 
Theoretisch könnte ich mir das ganze wie Tec schon geschrieben hat 
vorstellen, muss jedoch auch sagen das ich mich noch nicht wirklich 
damit befasst und dadurch noch einige Verständnislücken habe.
Die Umsetzung der INFORM Methode ist denke ich auch sehr aufwendig. Ich 
bin mir auch nicht sicher ob es hier schon richtige Umsetzungen in Serie 
gibt. So wie ich meine Kollegen verstanden habe die die Schulung besucht 
haben, wird hier auch noch aktiv gearbeitet. Das ist denke ich auch der 
Grund warum es hierüber noch recht wenig zu finden gibt. @Tec: Bitte 
korrigier' mich wenn das Quatsch ist ;-)
Sorry, aber leider kann ich nicht mehr dazu schreiben.

@Andreas: Werde versuchen mir deinen Schaltplan mal anzusehen. Bin im 
Moment auch recht stark beruflich eingebunden. Deshalb dauert es immer 
etwas :-)...

Gruß,
Gonzo

[Alexander B. (tecnologic)]

Hallo Gonzo,

sehe ich auch so. Ich habe INFORM oder ähnliche HF-Injection Verfahren 
auch bisher nur auf dem Papier/im Labor gesehen.

Wobei ich mir die TI Docs nach meinem Post noch mal angesehen habe. 
Anscheinend messen die vor Motorstart die Parameter. Da steht was von 
typisch 2min Messdauer. Gehe davon aus das die dann einfach ne 
Impedanzmessung machen.

Wegen der Schaltung werde ich auch mal rein sehen.

Gruß

Tec

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

ich würde hier auch nochmal kurz eine zwischen Frage stellen. Ich 
versuche mich aktuell auf an einer BLDC-Ansteuerung über FOC. Im Moment 
versuche ich die Single-Shunt-Strommessung in Betrieb zu nehmen. Wenn 
ich den Motor durch drei Lastwiderstände in Sternschaltung ersetzte 
kommen auch schon ganz passable Ströme raus. Messe ich jedoch mit dem 
Motor als Last, dann sehen die Ströme nicht wirklich toll aus. Kann dies 
davon kommen, dass ich den Motor ja nur mit erzwungenem Winkel fahre, 
oder liegt hier ein Fehler vor? Zur Strommessung verwende ich einen 
ACS709 Hall-Effekt-Stromsensor.
Vielen Dank schon mal für eure Mühen und die vielen tollen Info hier in 
dem Thread.

Viele Grüße und Schönen Abend Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Wenn du den Motor gesteuert fährst dann lockt er aber das sollte bei 
gesteuertem Winkel deinen Strom nicht so stark beeinflussen.

Ist dein Stromregler in Ordnung? Bzw. bist du mal mit fixer Spannung 
Ud/Uq gefahren?

Ich bin gerade kannst du mal eine PWM Periode mit dem Scope aufzeichnen 
wo man die Messintervalle sieht? Also PWM auf 51% 50% 49% jeweils einer 
Phase und die Strommessung, damit man sieht ob da nicht Überschwinger 
auf dem Signal sind.

Von wie viel Strom reden wir bei deinen Bildern?

Gruß

Tec

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

ich verwende bisher nur den SVPWM Teil und geben Teta fest vor. Dann 
kommen hinten die drei bekannten Spannungsverläufe raus. Diese passen 
auch zu den Bilder. Der Strom nur eben nicht. Ich habe leider nur ein 
zwei Kanal Oszi, aber die Messung kann ich heute Mittag gerne machen. 
Ich triggere die Messung 2µs vor der nächsten Flanke eines PWM-Kanals. 
Die ADC-Messung dauert knapp über 1µs.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Wie viel Duty fährst du? Mich stört an der 1 Shuntmessung immer das du 
immer darauf angewiesen bist das alle 3 PWM Dutys weit genug aus 
einander liegen. Bei dir müsste ja mindestens ein Unterschied von 1µs 
sein, damit du alle Ströme messen kannst. Willst du Sensorlos fahren 
später?

[Gonzo (Gast)]

Hi Michael,

wenn Du Single-Shunt-Lösung schreibst meinst Du die Messung im 
Zwischenkreis, oder? Wenn ja ist der Abtastzeitpunkt sehr wichtig da Du 
hier nicht immer den Strom "siehst". Zudem gibt es hier auch immer 
Zeitfenster in denen ein Strom nicht messbar ist. Hier gibt es dann noch 
Verfahren die das wieder kompensieren.
Was mir zur Stromverzerrung noch einfällt ist die EMK des Motors. Ist 
deine EMK sinusförmig? Wenn nicht könnte das auch eine Ursache sein.
Wenn Du als Ersatzlast nur Widerstände verwendest könnte Dir die 
fehlende Induktivität ggf. Probleme machen. Ich verwende hier immer 
Statorpakete ohne Rotor als Ersatzlast um hier bei der ersten Abstimmung 
möglichst nah an der Realität zu sein.
Ansonsten würde ich wie Tec schon geschrieben hat auch mal den 
Stromregler etc. anschauen.

Gruß,
Gonzo

[Michael M. (eos400dman)]

Guten Abend

Tec Nologic schrieb:
> Wie viel Duty fährst du?
Das Duty ist ja vom Winkel der SVPWM abhängig. Ich gehe mit Iq=max und 
Id=0 in die Brechung der SVPWM.

Tec Nologic schrieb:
> Mich stört an der 1 Shuntmessung immer das du
> immer darauf angewiesen bist das alle 3 PWM Dutys weit genug aus
> einander liegen.
Ich verwende ein zentriertes PWM. Liegen zwei Tastverhältnisse zu nahe 
beieinander, dann verschiebe ich eins oder evtl. auch bei so, dass das 
Messfenster groß genug wird. Dadurch wird das PWM unsymmetrisch. Dieses 
Prinzip wird in einigen App-Notes von Herstellern beschrieben, deshalb 
denke ich, dass dieses Verfahren schon funktionieren müsste.

Gonzo schrieb:
> Ist deine EMK sinusförmig?
Im Anhang eine Messung dazu. Sollte passen oder?

Gonzo schrieb:
> Wenn Du als Ersatzlast nur Widerstände verwendest könnte Dir die
> fehlende Induktivität ggf. Probleme machen. Ich verwende hier immer
> Statorpakete ohne Rotor als Ersatzlast um hier bei der ersten Abstimmung
> möglichst nah an der Realität zu sein.
Das kann ich natürlich noch versuchen. Danke für den Tipp!

Vielen Dank und viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Michael Mayer schrieb:
> Ich verwende ein zentriertes PWM. Liegen zwei Tastverhältnisse zu nahe
> beieinander, dann verschiebe ich eins oder evtl. auch bei so, dass das
> Messfenster groß genug wird. Dadurch wird das PWM unsymmetrisch. Dieses
> Prinzip wird in einigen App-Notes von Herstellern beschrieben, deshalb
> denke ich, dass dieses Verfahren schon funktionieren müsste.

Das ist natürlich eine Möglichkeit.

Die BEMF ist ja sehr schön. Was ist das für ein Motor?

Mich würde die Strommessung mit dem Stator auch interessieren ich 
vermute  wie Gonzo das dir der Stromfluss mit Widerständen zusammen 
bricht mangels Induktivität.

Gruß

Tec

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

ist ein recht kleiner Motor:
http://www.amazon.de/gp/product/B00HA0T2OI?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o01_s00
Den Motor hab ich einfach mal zum Testen bestellt, weil er günstig war.

Für die Messung ohne Rotor brauche ich erst noch einen Motor. Nur den 
Rotor zu fixieren bringt ja vermutlich nichts, oder?

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin,

Rotor fixieren bringts schon. Die BEMF entsteht ja durch die Rotation 
des Rotors. Die Effekte durch das Magnetfeld des Rotors sind für die 
Messung zu vernachlässigen.

Gruß

Tec

[Gonzo (Gast)]

Moin,

ich bin mir nicht sicher wie es bei solchen Motoren mit dem Thema 
Demagnetisierung steht? Die Motoren die ich ansteuere können schon mal 
beschädigt werden wenn ich einen falschen Strom auf die Wicklungen gebe.
Du könntest alternativ auch was mit diskreten Induktivitäten und 
Widerständen basteln.

Gruß

[Andreas T. (skycurve)]

Ich habe unter anderem hier fast den gleichen Motor liegen.
Normalerweise kannst die Klammer hinten, an der dünnen Achse abmachen 
bzw. die Madenschraube lösen und die "Glocke" mit etwas Kraft abziehen. 
Die Achsen sind ja bei den meisten auch austauschbar. Geht in 2 Minuten. 
Gibt auch Videos bei YT dazu.
Dann musst du nichts fixieren und kannst auch nichts entmagnetisieren.

Gruß
Andreas

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

Andreas True schrieb:
> Normalerweise kannst die Klammer hinten, an der dünnen Achse abmachen
ja stimmt. Ging ganz einfach. Aber die Messung die ich dann nur mit dem 
Stator gemacht habe, hat mich etwas Überrascht. Sieht ziemlich komisch 
aus. Vermutlich stimmt meine Software doch nicht.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Das sieht in der Tat so aus als wenn da was nicht passt. Was mich 
wundert ist warum Passt das bei den Widerständen als Last, bei denen 
würde ich eher vermuten das dass nicht passt, wegen fehlender 
Induktivität.

Prüfe das ganze doch mal Phasenweise. Die Messung der Anderen Phasen 
ignorieren und erstmal prüfen misst du die erste Phase an allen Stellen 
an denen du sie messen willst.

Und prüfe mal die Versorgungsspannung des Sensors, wenn die PWM läuft 
und Strom fährt. Diese Hallsensoren sind da sehr empfindlich.

[Michael M. (eos400dman)]

Guten Abend,

Tec Nologic schrieb:
> Und prüfe mal die Versorgungsspannung des Sensors, wenn die PWM läuft
> und Strom fährt.
Habe ich nun gemacht. Und diese sieht wirklich nicht besonders gut aus. 
Ich weiß allerdings nicht ob es von meinem Oszi kommt, oder ob das 
Signal echt so schlecht ist. Habe extra den LT1461 verwendet, weil ich 
dachte damit bekomme ich die Spannung recht sauber. Muss ich wohl 
nochmal nacharbeiten. Danke euch!

Schönen Abend noch. Grüß Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

LT1461 ist doch eine Spannungs referenz der kann den Sensor doch gar 
nicht treiben. Nimm mal einen lowdrop Liniear regler wie TC2117.

[Michael M. (eos400dman)]

Guten Morgen,

50mA Outputcurrent sollten eigentlich völlig ausreichend sein oder? 
Dachte ich zumindest.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

ok, dann hat die recht viel Power für ne Referenz. Was hattest du da für 
einen Ripple gemessen, das waren ja wenige 10mV. Das ist eigendlich OK. 
Es passiert aber gern das beim schalten der PWM die Spannungen absacken. 
und dass mögen die Hallsensoren garnicht.

[Andreas T. (skycurve)]

Michael,
hast du eigentlich mal deine SVM mit zB d=1 und q=0 über 360° in 
Mathlab, excel o.ä. durchsimuliert?

Ich hatte diese Transformation zuerst aus der AN1078, aus dem C 
Kommentar neben dem Assembler Code rauskopiert. Und leider waren dort 
ein paar Fehler drin, sprich ich habe keine sauberen POPO Kurven 
rausbekommen, siehe meine Screenshots weiter oben. Der Motor hat sich 
trotzdem gedreht.

Gruß
Andreas

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

ich habe im Anhang mal ein Oszibild von zwei Ausgangs-Phasen des 
Reglers.
Die Popo-Kurven sehen meiner Meinung nach gut aus.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Jop die sind super so.

[Michael M. (eos400dman)]

Guten Abend,

ich habe nun nochmals alle kontrolliert. Auch die Triggerung des ADCs 
habe ich nochmals mit dem Oszi kontrolliert. (Geht mit einem 2-Kanal 
nicht so ganz optimal). Mir sind aber keine Fehler dabei aufgefallen. 
Ich habe noch minimale Verbesserungen am Code vorgenommen. Aber 
zufrieden bin ich immer noch nicht. Eine Phase sieht recht gut aus, die 
anderen beiden aber eher nicht. Von euch noch jemand eine Idee?

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Die Blaue Phase sieht gut aus. Der Rest passt irgendwie nicht.

Kannst du mal die Spannung über dem Shunt mit dem Scope aufzeichen?
Wieviel Strom fährst du  im mittel und wie groß ist der Shunt?

Das muss doch hinzubekommen sein.!!!

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

Tec Nologic schrieb:
> Kannst du mal die Spannung über dem Shunt mit dem Scope aufzeichen?
ich verwende ja statt eines Shunt einen Hall-Effekt-Sensor. Dieser 
sollte ja aber eigentlich genau so funktionieren.

Aber ich kann man die Spannung über dem ACS709 messen. Dieser hat einen 
Innenwiderstand von 1,1mOhm.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Ach ja. ne dann mach mal bitte die Messung am Ausgang des ACS. Wie viel 
Strom fährst du da durch?, Und könntest du in der Messung auf dem 2. 
Kanal immer eine der drei Phasen PWM mit messen damit man sehen kann 
wann für die Phase gesampled wird?

Ist es vllt möglich PWM zufahren und durch den ACS von einem 2. LabNt 
einen strom durch zu fahren. So habe ich bei meinen ACS758 den Fehler 
gefunden mit der Versorgungsspannung.

Also ACS zwar von der Schaltung versorgt aber der Strom durch den ACS 
wird von einem externen NT eingeregelt. Das du theoretisch einen DC 
Strom messen müsstest. auf allen 3 Phasen. Um zu prüfen ob alle 
Messungen plausibel sind.

[Michael M. (eos400dman)]

Tec Nologic schrieb:
> Wie viel Strom fährst du da durch?
Kann ich nicht genau sagen. Meinem Multimeter vertraue ich bei der 
Kurvenform nicht wirklich.

Tec Nologic schrieb:
> Und könntest du in der Messung auf dem 2.
> Kanal immer eine der drei Phasen PWM mit messen damit man sehen kann
> wann für die Phase gesampled wird?
Kann ich machen. Aber der Ausgang des ACS709 ist auf dem Oszi ziemlich 
unsauber.

Tec Nologic schrieb:
> Ist es vllt möglich PWM zufahren und durch den ACS von einem 2. LabNt
> einen strom durch zu fahren. So habe ich bei meinen ACS758 den Fehler
> gefunden mit der Versorgungsspannung.
Ja ist möglich. Ich versorge gerade Leistung und Steuerung aus 
unterschiedlichen Quellen. Masse habe ich natürlich verbunden. Fahre ich 
mit einem Gleichstrom durch den ACS, dann bekomme ich jedoch keinen 
Gleichstrom bei der Messung. Die Messwerte werden ja abhängig vom Winkel 
ausgewertet. Oder wie meinst du das genau?

Vielen Dank für deine Hilfe! Michael

[Andreas T. (skycurve)]

Guten Abend,

wenn du mit einem gesteuerten Winkel fährst und einfach mit dem Scope am 
Ausgang deines Stromsensors misst, müsste man doch auch einen Sinus 
erkennen. (ist vllt nicht sofort zu erkennen, da mit PWM überlagert) 
Vielleicht einen kleinen Lowpass vor Scope schalten.

Hat dein Controller einen DAC Ausgang? Beziehungsweise, hast du mal 
geschaut ob dein uC saubere Stromwerte von dem Stromsensor bekommt. Ich 
meine, ohne dieser "ein Shunt Messung".
Falls noch nicht:
ADC ganz normal in der PWM Mitte triggern, ohne Messpunktverschiebung.

Ich habe es bei mir so kontrolliert, dass ich gleich in der EOC Routine 
des ADC den ausgelesenen ADC Wert sofort auf den DAC gelegt habe.
Den DAC Ausgang habe ich dann per Scope mit meinem OPV Ausgang 
verglichen.

So konnte ich zumindest sicherstellen, dass die richtigen Stromwerte im 
uC ankommen.

Ich denke es ist nicht so einfach gleich eine FOC mit Singleshunt 
Messung zu implementieren. Du hast quasi  4 Themengebiete auf einmal: 
SVPWM, Beobachter, Regler, Singleshunt. Meine Steuerung läuft auch noch 
nicht anständig :D


Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Michael Mayer schrieb:
> Fahre ich
> mit einem Gleichstrom durch den ACS, dann bekomme ich jedoch keinen
> Gleichstrom bei der Messung. Die Messwerte werden ja abhängig vom Winkel
> ausgewertet. Oder wie meinst du das genau?

Naja Aber Sektorweise müssten die Ströme doch gleich sein. Es darf sich 
auf jeden Fall kein Sinus ergeben sonder eher eine art Pulsmuster. und 
dass müsste symetrisch sein wenn die Messung ok ist.

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

Tec Nologic schrieb:
> Naja Aber Sektorweise müssten die Ströme doch gleich sein. Es darf sich
> auf jeden Fall kein Sinus ergeben sonder eher eine art Pulsmuster.
Ach jetzt verstehe ich. Im Anhang die Ergebnisse der Messung. Diese 
ergab eine Art Pulsmuster, das auch nahezu symmetrisch ist. Also scheint 
dieser Teil soweit zu funktionieren.

Viele Grüße und nochmals Dank für eure Bemühungen!
Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Jop das sieht so aus wie ich vermutet habe. Spricht dafür das deine 
Messung Hardware Maßig geht. Lief die PWM auch?

[Michael M. (eos400dman)]

Ja die PWMs liefen auch. Nur habe ich die Mosfets "überbrückt".

Viele Grüße Micharl

[Alexander B. (tecnologic)]

Hast du einen dicken Widerstand? denn du als Shunt testweise nehmen 
kannst? Nur um mal zu Prüfen ob vllt die Bandbreite des ACS dafür zu 
gering ist.

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

ich habe die Messung auch mit einem Leistungswiderstand mit 0,15 Ohm 
gemacht. Die Ergebnisse sehen ähnlich aus. Wenn ich  drei 
Lastwiderstände als Motor anschließe, kommt auch bei Ansteuerung über 
die PWM das Pulsmuster raus. Allerdings kein Sinus. Auch wenn ich den 
Stator anschließe kommt kein annähender Sinus zu standen. Ich würde den 
Fehler in der Software vermuten. Was meint ihr?

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Du fährst rein die SVPWM oder Stromregler? Vllt ist es sinnig mal einen 
robusten PI Regler anzusetzen vllt ist deine Last ja nicht wirklich 
symetrisch.

[Michael M. (eos400dman)]

Guten Morgen,

ich betreibe rein die SVPWM ohne Stromregelung. Wie meinst du das mit 
dem PI-Regler? Als Regler für Iq?

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Id und Iq regeln. Und das schön robust. Also wenig Verstärkung mit wenig 
Überschwingen in der Sprungantwort.

[Michael M. (eos400dman)]

Hallo,

einen Stromregler habe ich noch nicht eingebaut. Habe erst nochmals 
anstelle des ACS mit einem Shunt-Widerstand und einem 
Differenzverstärker getestet. Aber das Ergebnis ist nicht viel Besser. 
Ich werde es dann mal mit einem Regler, wie von Tec Nologic 
vorgeschlagen versuchen.

Viele Grüße Michael

[Alexander B. (tecnologic)]

Bin gespannt. Wäre schön das laufen zusehen dann könnte man wirklich die 
teuren ACS oder LEM Stromwandler einsetzen bei hohen Strömen.

[Andreas True (Gast)]

Hallo,

ich hätte wieder ein paar Fragen zu den PID Reglern für die FOC.
Verstehe ich es richtig, dass ein solcher Regler sich aufgrund
des I Anteils "aufhängen" kann, so dass er nur noch den Max Wert 
liefert?

Grundsätzlich läuft die Motorsteurung, auch der Drehzahlregler.
Allerdings schaffe ich gerademal die Hälfte der angegebenen MaxDrehzahl.
Und dafür muss ich die Reglerparameter schon extrem scharf stellen, so 
dass
die Maschine bei langsamen Drehzahlen stark surrt.
Die Parameter habe ich über STMStudio durch ausprobieren ermittelt, 
angefangen bei den Werten
aus AN1078.
Müsst ihr die Parameter auch immer so extrem individuell anpassen, weil 
der Motor sonst
nichtmal die Hälfte der Drehzahl schafft?
Habt ihr vllt einen Tipp für mich, wie ich die Parameter für d, q, w am 
besten finde?

Ich verwende einen kleinen Modellbaumotor von robbe mit 10A.

Noch etwas:
Definiert sich die maximale Stromaufnahme eines BLDC nur über das 
maximale Drehmoment
oder hängt es auch von der vorliegenden Drehzahl ab?
Konkret:
Sollwert für w Regler auf 1000rpm, ich belaste den Motor -> w Regler 
regelt q nach -> bei 2.5A bricht die Steuerung zusammen.
Sollwert für w Regler auf 2000rpm -> die Steuerung bricht erst bei 3.2A 
zusammen.

Ist dieses Verhalten normal oder muss der Motor auch bei niedriger 
Drehzahl (1/10 der Maxdrehzahl)
10A aufnehmen können?

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Du hast die Koppeltherme  vergessen:) Die Spannungsgleichungen für Ud 
und Uq sind gekoppelt.

Sieh dir das bitte man in der Thesis von James Mevey an, da ist alles 
drin was du brauchst.

Grob musst du auf den Ausgang des d regelers -w Lq Iq rechnen.
Und auf den Ausgang des q Reglers w Ld Id + w Psi_M.

Psi_M ist der Rotorfluss in Vs/rad den kannst du aus dem KV berechnen. 
Musst nur die Einheiten umrechnen. w ist auch immer in rad angegeben 
sonst passt das nicht.

Oder du siehst dir den Modified Synchronous Regulator von Shane Colton 
an. Da regelt der d-Regler den Strom durch Änderung der Phase des 
Spannungsvektors.

Was dein Problem angeht: Du musst immer daran denken für den Strom musst 
du nur den Innenwiderstand der Wicklung von ca. 20mOhm bedenken. -> 10A 
= 200mV. Die die notwendige Spannung wird also fast nur durch die BEMF 
bestimmt. Und das ist eben w*Psi_M.

Das erklärt auch warum dein Drehzahlregler so viel muken macht weil der 
Stromregeler total nicht linear arbeitet.

Gruß

Tec

[Andreas True (Gast)]

Klingt einleuchtend, obwohl ich es noch nicht ganz verstanden habe. 
Werde mir die Thesis auf jeden Fall ansehen.
Ich habe mal Probeweise den Op Gain in der Software testweise 10x so 
hoch gesetzt wie er eig. in der Schaltung ist. Interssanterweise lässt 
sich die Maschine jetzt viel besser kontrollieren. Schaffe nun bis zu 
5.5A und ca 2/3 der max Rpm.
Ist es richtig dass ich damit die von dir angesprochene Nicht - 
Linearität auf diese weise hinausgeschoben habe?

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

In gewisserweise. Der Regler ist jetzt so hart eingestellt das er auch 
die BEMF kompensieren kann.

[Andreas True (Gast)]

Moin,

habe mir das ein wenig angeschaut und ins Programm eingebaut.
Wenn auf meinem BLDC "1100kv" steht bedeutet es ja 1100Umdrehungen pro 
Minute
bei 1Volt Spannung. Für eine Umdrehung des Rotors benötige ich
7 elektrische Rotationen. Also haben die Spulen eigentlich
7 * 1100 = 7700kv.
Wenn ich das jetzt in Psi_M [Vs/rad], also Ke umrechne:

7700kv / 60s = 128.33

Psi_M = 1 / 128.33 * 2Pi
= 0.00124 [Vs/rad]

Sehe ich das richtig oder sind diese kv Angaben auf den Motoren bereits
auf einzelne Spulen bezogen?

Ist es richtig, dass ich Ld und Lq, bzw Ls bei James Mevey erstmal 
schätzen muss?
In welchem Bereich sollte ich deiner Meinung nach anfangen?

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

1mVs/rad klingt gut. Von der Größenordnung her. habs jetzt nicht 
angerechnet.

Ls würde ich mit ca. 10µH erstmal annehmen. Bei dem kleinen Motor könnte 
das halbwegs passen. n Rotomax 150cc hat ca. 8µH auf Ld und 12 auf Lq. 
Das ist aber n Dreieck Maschinchen. Und leicht größer :).

Die Kopplung über Ld/Lq sind nicht stark. Ein genauer Rs und Psi_M sind 
wichtiger. Gerade der Psi_M macht viel aus.

[Andreas True (Gast)]

Puh ich glaube ich werde das Thema niemals ganz umreißen :)
Rs steht leider nicht im "Datenblatt".
Ich habe das mit einem 4 Punkte Messgerät an den Kabelenden (10cm) 
gemessen und
komme auf 0.145Ohm.

Kann es sein, dass für diese Entkopplung von d und q Folgendes nicht gut 
ist:
d und q Regler bekommen als Ist- und Sollwerte echte Größen, also den 
tatsächlich
fließenden Strom. Die Ausgänge der Regler bewegen sich aber nur
-0.95 < 0 < +0.95 und werden direkt auf SVM gelegt.
Sprich, ich bin an dieser Stelle bereits nicht linear. (Oder doch?)
Die Regler regeln direkt die PWM Duty.

Kann so ein Regler in diesem Fall funktionieren oder muss ich
zwingend so Regeln dass ich als Ausgang Spannung erhalte und diese
erst dann in PWM Duty umrechne?

In der AppNote von MicroChip bewegen sich die Regler auch nur -0.95 
+0.95,
allerdings weiß man auch nicht, wie dynamisch deren Regelung dann in 
Wirklichkeit ist.

[Alexander B. (tecnologic)]

Wenn du den Widerstand von Anschlussleitung zu Anschlussleitung gemessen 
hast, dann musst du den Halbieren. 70mOhm bei so einem kleinen Motor 
klingen dann für mich erst mal ok. Was Duty als Stellgröße angeht. 
Kannst du das so lassen du siehst deine Brückenspannung als konstant an. 
Bricht diese ein dann reduziert die ja deine Verstärkung vom Regelkreis, 
damit ist das unkritisch. Vllt sogar robuster weil du nicht jede Welle 
auf der Versorgungsspannung mit ausregelst.

[Andreas True (Gast)]

Weil mein Iq und Id absolut nicht Gleichstrommäßig aussieht, habe ich 
auf der Suche festgestellt, dass meine  Ialpha und Ibeta nach Clarke T. 
total unsymetrisch sind. Wenn ich mir die adc1..2 werte für phasenströme 
über die DACs ausgebe bekomme ich im Screenshot zu sehen. Das kann doch 
nicht richtig sein oder?
 Es sieht wie fast 180grad verschiebung aus. Währenddessen war en Vq und 
Vd nicht geregelt sondern fest vorgegeben.
Die POPO Kurven aus der svm sehen dagegen schon um 120Grad verschoben 
aus.
Interssant wie die Phase Währenddessen aussieht.

[Alexander B. (tecnologic)]

Sind das nicht etwa I_alpha und I_beta? Da wäre ja alles ok. Hast du mal 
mit dem Scope direkt an den OPs gemessen für die Strommessung?

Irgendwas ist da faul. Ist jetzt übers Forum auch schwer zusagen. Kannst 
du den Antrieb mit nem Akkuschrauber oder so drehen? Dabei alle Phasen 
nur mit Lowside an. Und langsam drehen und den Strom ansehen. Ohne PWM.

[Andreas True (Gast)]

Es waren wirklich die Ströme. N Brückentreiber war tot :(. Jetzt passen 
die Ströme wieder.
Sollten Ialpha und Ibeta immer 180grad phase haben? Hängt es nicht von 
den Amplituden der Ströme ab?
Mal sehen ob die Entkopplung der Regler jetzt klappt.

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Es waren wirklich die Ströme. N Brückentreiber war tot :(. Jetzt passen
> die Ströme wieder.
> Sollten Ialpha und Ibeta immer 180grad phase haben? Hängt es nicht von
> den Amplituden der Ströme ab?
> Mal sehen ob die Entkopplung der Regler jetzt klappt.
>
> Gruß
> Andreas

Nein 90° Phase. Sind ja Senkrecht zu einander stehende Achsen.
Bin gespannt obs dann passt. ggf. musst du w noch filtern, damit die 
Regler nicht schwingen. Musst du probieren.

[Andreas T. (skycurve)]

Hallo,

habe das Problem immer noch nicht lösen können.
Es sieht folgendermaßen aus:

PI Regler für d und q mit Kp = 0.001, Ki = 0.001
Als Last dient ein 8x5 Propeller.
Bei niedriger Drehzahl läuft der Motor.
Steigere ich langsam Iq_soll, steigt auch die Drehzahl.
Bei einer gewissen Drehzahl bleibt der Motor abrupt kurz stehen, dreht 
wieder hoch und bleibt bei der selben Drehzahl wieder stehen..

Bremse ich die Maschine zusätzlich mit der Hand, kann ich mehr Iq_soll 
vorgeben, ohne dass der Motor abrupt stehen bleibt, solange ich unter 
dieser bestimmten Drehzahl bleibe.

Das passiert unabhängig davon, ob ich die Koppeltherme verwende oder 
nicht.
Ich addiere diese Therme auf den Ausgang der Regler wie weiter oben 
empfohlen.
Mir ist aufgefallen, dass durch die Entkopplung der I Anteil der Regler 
auf Null geht sobald der Sollstrom erreicht ist.
Ist dies genau das Ziel der Entkopplung?

Wäre es nicht besser, die Koppeltherme noch vor dem Regler von dem 
Ist_Wert abzuziehen(?) weil deren Berechnung auf Iq und Id basiert, aus 
dem Regler kommen aber Spannungen und nicht Ströme raus:

i_d_Discouple = -OmegaFltred * Ls * Iq; i_q_Discouple = OmegaFltred * Ls * Id + OmegaFltred * Ke;

Ich habe auch den Modifizierten Regler von Shane Colton versucht 
nachzubauen. Allerdings hatte ich hier absolut das selbe Problem nur 
schon bei viel geringerer Drehzahl.

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Das hört sich für mich danach an, dass dein Beobachter nicht sauber 
arbeitet. Addiere mal bitte zu deinem Winkel Ts * w. Ts ist die 
Zykluszeit mit der du den Beobachter aufrufst. w ist die Drehzahl in 
rad/s.

Ich vermute das dir deine Abtastzeit (Ts) einen strich durch die 
Rechnung macht. Denn du berechnest den Winkel für den nächsten Schritt 
im Vorherigen. In der Zeit zwischen jedem Schritt dreht sich die 
Maschine aber. Deshalb grundsätzlich phi_k+1 = Ts*w + phi_k.

Gruß

Tec.

[Andreas T. (skycurve)]

Hab es eingebaut, leider das selbe Ergebnis. Es passiert schon bei 
geringer Drehzahl wo (Ts * w) nur 0.08 beträgt.
Wenn ich aber den OpAmp Gain im Programm mit 10 multipliziere und Kp, Ki 
auf 0.1 stelle (scharf) kann ich ca 90% Dutyzeit fahren.
Allerdings ist Iq_soll dabei total nicht linear, kaum Drehmoment und 
summen bei geringer Drehzahl.

[Alexander B. (tecnologic)]

Die Strommessung passt? Welchen Opamp Gain? Den vom Stromopamp?

Mit wieviel kHz arbeitet die PWM und die Regelung?

[Andreas T. (skycurve)]

Strommessung passt (ADC1..2 über DAC1..2 ausgegeben machen zwei 120° 
Sinuskurven am Scope)
Der echte OPV Gain beträgt 10.
Winkelbeobachter, PWM, RZM und die d,q Regler laufen mit 20kHz.

[Andreas T. (skycurve)]

Mir ist noch Folgendes aufgefallen:

Wenn ich den Gain in SW nicht künstlich anhebe, sehen die 
Sinus-Stromkurven total unrund aus. Mit Gain*10 sind die dagegen schön 
rund.

[Alexander B. (tecnologic)]

Mhh aber mit Gain*10 sind deine Gemessenen Stromwerte doch falsch um 
eben Faktor 10 oder sehe ich das falsch?

Das der Sinus unrund ist kann am Winkel liegen hast du den Mal dazu 
geplottet?

[Andreas T. (skycurve)]

Tec, du hattest wie immer recht (y), das Problem lag/liegt am 
Beobachter.
Wenn ich die Eingangsströme Ialpha und Ibeta innerhalb des Beobachters 
geteilt durch 10 nehme und den OPV Gain bei 10 belasse, so wie es auch 
in der Realität ist, laufen die Regler wesentlich besser.
Jedenfalls bleibt der Motor nicht einfach bei einer bestimmten Drehzahl 
stehen.

Ich muss den Beobachter nochmal durchrechnen, wird wohl an irgendeinem 
LPF Koeff. liegen.
Ist es empfehlenswert auf einen PLL Beobachter umzusteigen?

Zu der Frage oben:
Macht es einen Unterschied, bzw. ist es nicht besser die 
Entkoppelungstherme nicht auf die Reglerausgänge zu addieren sondern von 
den gessenen Strömen abzuziehen und erst dann den Regler auszführen?
Weil diese Therme sich auf die Ströme beziehen.

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Ist es empfehlenswert auf einen PLL Beobachter umzusteigen?

Ja und nein. 1. Wenn du ein generelles Problem hast bringt die PLL auch 
nix. Die bringt nur was wenn einen stark rauschenden Lagebeobachter 
hast.
Und selbst dann, ist eine PLL ein schwingfähiges System. Soll heißen 
wenn die nicht sauber eingestellt ist schwingt die und das noch 
schlimmer als deine Variante jetzt.

Der nächst bessere Beobachter wäre meiner Meinung nach ein 
Rotorflussbeobachter mit PLL. aber wie gesagt die sind nicht einfach 
einzustellen.

Grob:

(Us - R*is) integrieren. Dann -L*is und dass dann wieder auf den Eingang 
des Integrators mit ner Verstärkung zurückführen. Mit der Verstärkung in 
der Rückführung stellst du den dann ein. Dann machst du atan2 von den 
Werten vor der Rückführung.

also: Int(Ualpha - R*Ialpha - g*PsiAlpha) - L*Ialpha = PsiAlpha
das auch für beta. g ist dabei die Verstärkung die du Einstellen musst.


Und dann Atan2(PsiAlpha, PsiBeta) = phi.

Oder du nagelst an den ne PLL. Dann brauchst du den trigonometrischen 
Additionssatz. Winkeldifferenz von a und b  = sin(a)*cos(b) - 
cos(a)*sin(b) (prüf das bitte das ist nur aus dem Kopf geschrieben.)

Das Signal was daraus kommt auf n PI-Regler und der auf n Integrator für 
phi.


Kurz Integrator in Sw: Alter Wert + Ts*Neuer Wert (Ts Abtastzeit = 
1/20kHz bei dir)

Andreas True schrieb:
> Zu der Frage oben:
> Macht es einen Unterschied, bzw. ist es nicht besser die
> Entkoppelungstherme nicht auf die Reglerausgänge zu addieren sondern von
> den gessenen Strömen abzuziehen und erst dann den Regler auszführen?
> Weil diese Therme sich auf die Ströme beziehen.

Nein!!! Die Entkopplungstherme ergeben Spannungen die kannst du nicht 
von Strömen abziehen. (jedenfalls ist das nicht richtig!)

[Andreas T. (skycurve)]

Recht ähnlich macht die AN1078 den Beobachter auch glaube ich, aber ohne 
PLL.

Ich habe übrigens den modifizierten Regler von Shane Colton 
eingebaut(hoffentlich richtig). Die Regelung funktioniert nun recht gut.
Mit den Entkopplungsthermen hat sie aber auch gut funktioniert.
Allerdings bremse ich mit der Velocity Loop noch nicht aktiv (Iq 
negativ)

Tec Nologic schrieb:
> stark rauschenden Lagebeobachter

Im Screenshot sieht man den Winkel und OPV Ausgang Phase1. Der Winkel 
sieht gut aus oder?
Es ist sogar so, wenn der Motor die Rampe ein mal hochgefahren ist, kann 
ich den Strom auf Null stellen (0 Drehzahl) und dann wieder ohne Rampe 
anfahren.

Auf was beziehen sich eigentlich die Stromangaben auf den Modellbau 
BLDCs?
Mein Motor ist mit 8A ud 9A_Peak spezifiziert.
Als ich diesen Screenshot aufgenommen habe, war Iq_soll auf 9.0 
eingestellt.
Wenn ich die Amplitude aus dem ScopeBild nachrechne fließen da auch -9 
bis +9 Ampere.
Auf dem DC Bus logischerweise weniger. Ca 5A, also nicht ganz den 
Effektivwert.
Bezieht sich die Angabe auf dem Motor auf den Effektivwert oder 
sozusagen auf Iq?

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Auf was beziehen sich eigentlich die Stromangaben auf den Modellbau
> BLDCs?

Auf DC bzw. den Effektivwert. Aber da du den Antrieb ordentlich 
betreibst und keinen spielzeug steller aus dem Modellbau nimmst kannst 
du locker noch mal 10% mehr geben oder der wird nicht wirklich Wärmer.

Also 10Aeff ist ok.

Winkel und Strom sehen sehr gut aus!

Andreas True schrieb:
> Allerdings bremse ich mit der Velocity Loop noch nicht aktiv (Iq
> negativ)

Da musst du bei der Colton Variante aufpassen. Du musst die Länge des 
Spannungszeigers Negativ machen. also der Iq-Regler muss das aus regeln. 
Sonst zerlegts die Maschine beim bremsen.

Ich habe fest gestellt das die Entkopplung da robuster funktioniert. 
Colton ist nur einfacher in die Gänge zu bekommen.

Andreas True schrieb:
> Es ist sogar so, wenn der Motor die Rampe ein mal hochgefahren ist, kann
> ich den Strom auf Null stellen (0 Drehzahl) und dann wieder ohne Rampe
> anfahren.

Das ist gut, dann ist die Grenzfrequenz des Beobachters schön niedrig.
Wenn du den Rotor jetzt vorher mit einem Strom auf d Achse ausrichtest
kannst du auch ohne Anlauf anfahren. Nur bei großer Last bzw. 
Trägheitsmoment an der Welle wird das problematisch sein. Für ne 
Luftschraube ok.

Wie ists mit dem Leerlauf? Kann der Beobachter der Maschine folgen wenn 
die mit 10A beschleunigt in den Leerlauf rein?

Da musst du dann aufpassen wegen den I anteilen der Regler. Die musst du 
an halten bei maximal Spannung.

[Andreas T. (skycurve)]

Tec Nologic schrieb:
> Da musst du bei der Colton Variante aufpassen. Du musst die Länge des
> Spannungszeigers Negativ machen. also der Iq-Regler muss das aus regeln.
> Sonst zerlegts die Maschine beim bremsen.

Mein Drehzahl Reger gibt dem q-Regler beim Bremsen -10 als Sollwert vor. 
Den WinkelPhasenregler(Colton) für Id lasse ich unverändert. Kann es 
sein dass ich an dieser Stelle diesen Output auch invertieren muss?
So wie es jetzt ist, bremst der auch schön, und erzeugt schöne 
Überspannungen auf dem DC Bus beim Bremsen.
Gut, dass du mir das mit dem Bremschopper gesagt hast. Funktioniert 
wuderbar :)

Tec Nologic schrieb:
> Strom auf d Achse ausrichtest
> kannst du auch ohne Anlauf anfahren

Funktioniert, das ist ja nice! Ich kann sogar den Motor festhalten, der 
Drehzahlregler gibt dabei auf Iq_soll maximalen Strom und der Beobachter 
kommt nicht durcheinander.

Tec Nologic schrieb:
> Kann der Beobachter der Maschine folgen wenn
> die mit 10A beschleunigt in den Leerlauf rein?

Jep, folgt dem bis in die Maximaldrehzahl (ohne FieldWeakening)

Zu dem maximalen Strom:
Wenn der Motor mit dem Propeller dran aus dem q-Regler Vq=0.95 bekommt, 
fließt leider auf dem DC Bus keine 8-9A wie im Datenblatt sondern ca 
5.5A. Dabei dreht die Maschine aber ca nur 7,5k rpm, also keine max 
Drehzahl.
Sprich ich bekomme trotz genügend Belastung nicht den max. DC Strom 
durch. Woran könnte das liegen?

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Sprich ich bekomme trotz genügend Belastung nicht den max. DC Strom
> durch. Woran könnte das liegen?

du brauchst ne größere Luftschraube um den Motor mehr zu belasten.

Die erreichbare Drehzahl sinkt ja mit der Belastung 7k rpm ist da recht 
normal.

Leerlaufdrehzahl ist ja quasi ohne Last aber selbst ohne Luftschraube 
hast du ja noch die Reibung der Maschine.



Freut mich das das so gut funktioniert. Das mit dem BremsChopper ist 
wichtig eben gerade an einem Labornetzteil. Weil die sonst aussteigen 
oder sterben.

[Andreas T. (skycurve)]

Mit der 8x5 Schraube und dem 8A Motor erzeuge ich ca 370g Auftrieb (nach 
unten, gegen eine Küchenwaage), ist das in Ordnung für den Motor? Ich 
sollte mir ein China ESC mit SimonK SW besorgen und mal die Dynamik und 
maxDrehzahl vergleichen.

Jetzt muss ich noch schauen, wie der Beobachter und Shane Colton Regler 
rückwärts funktionieren, damit ich umdrehen kann.

[Andreas T. (skycurve)]

Gibt es einen Grund, dem Drehzahlregler den Iq Regler zu unterlagern 
wenn man nicht Drehmoment sondern nur Drehzahl regeln möchte?

Ich habe probeweise den Ausgang des Drehzahlreglers direkt auf Vd gelegt 
und ein IF eingebaut, damit bei zu viel Strom der Drehzahlregler nicht 
noch weiter schiebt.
So habe mit der Schraube drauf die Beschleunigungszeit 1500rad/s - 
4500rad/s um ein Viertel verbessern können.
Das ganze natürlich mit Shane Colton d-Regler, da sonst keine 
Entkopplung möglich ist.

[Andreas T. (skycurve)]

Andreas True schrieb:
> Ich habe probeweise den Ausgang des Drehzahlreglers direkt auf Vd gelegt

meinte natürlich Vq

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Gibt es einen Grund, dem Drehzahlregler den Iq Regler zu unterlagern
> wenn man nicht Drehmoment sondern nur Drehzahl regeln möchte?

Rein von den Differentialgleichungen muss das so. Normalerweise erhöht 
sich durch den Stromregler die Dynamik des Drehzahlregelkreises. Weil 
man die Zeitkonstante des Stromregelkreises durch den PI-Regler 
verkleinern kann.

Das du mit Spannungsvorgabe bessere Ergebnisse hast deutet darauf hin 
das mit der Stromregelung etwas nicht stimmt. Aber wenns so geht ist 
auch erst mal ok.

[Andreas T. (skycurve)]

Tec Nologic schrieb:
> muss das so

Achso, alles klar :)

Ich hätte noch zwei noch zwei Fragen zum Beobachter.

1. Ich habe es nun geschafft dass der Beobachter vorwärts wie rückwärts 
funktioniert, aber speziell beim Bremsen während die Maschine sich noch 
vorwärts dreht, der Spannungsverktor aber negativen Strom erzeugen will.
Muss ich schon an dieser Stelle den Beobachter auf "rückwärts" stellen 
oder erst dann wenn die Maschine bereits tatsächlich rückwärts läuft?

2. Damit ich mit max. Iq (und max Drehmoment) anfahren kann, ohne dass 
der Beobachter blockiert oder sich durchdreht, benötige ich extrem 
genaue R und L Daten. 0.005 Ohm machen da schon ein Unterschied. Sprich 
ausprobieren.

Du hast vor ein paar Monaten geschrieben, dass du mit der Kv bzw. Ke und 
R Angabe auskommst. Ich sehe keine Möglichkeit die Gleichungen so 
umzustellen, dass ich ohne L auskomme. Der Beobachter ist so ziemlich so 
aufgebaut, wie du in deinem letzten Post beschrieben hast. Nur, dass die 
Verstärkung ab einer gewissen Abweichung zwischen geschätztem und 
gemessenem Strom sogar nicht-linear verstärkt.
Kannst du vielleicht noch etwas dazu schreiben?

[Alexander B. (tecnologic)]

Was vorwärts rückwärts angeht habe ich immer Probleme mit den 
Stromregelern beim Bremsen gehabt, dem Beobachter wars egal. Und Colton 
wird mit dem Vorzeichen der Stellgröße für den Betrag des 
Spannungsvektors auf Vorwärts oder rückwärts umgestellt.

Was die Parameter angeht. Wenn der Flussbeobachter z.B. nach Rasmussen 
ausgelegt ist kommt der mit ca. 20% Parameterfehler aus. Speziell auf L 
Abweichungen ist der aber recht unempfindlich. -> man kommt mit einem 
gewählten L recht weit.

Ich habe mittlerweile die Strategie die Parameter zu messen mit dem 
Umrichter. Nur so kann ich wirklich eine sehr gute Performance 
erreichen.  Du kannst z.B. die Parameter gut vor wählen und dann n RLS 
auf jeden Parameter einzeln nacheinander im round-robin los lassen. Das 
dauert dann aber etwas bis die Parameter korrigiert sind.

In das Ganze kann man dann noch mehr Arbeit stecken.


Gruß

Tec

[Andreas T. (skycurve)]

Nimmst du für die Messung der Motordaten mit dem FU den Rotor von dem 
Motor ab? Speziell für L Messung.
Ich habe auf Phase1 und Phase2 eine niedrige konstante Duty gelegt, also 
quasi DC Spannung mit PWM und den Strom an den Shunts gemessen. R = U/I. 
Allerdings sind da viel zu große Werte rausgekommen :(

Andreas True schrieb:
> Damit ich mit max. Iq (und max Drehmoment) anfahren kann, ohne dass
> der Beobachter blockiert oder sich durchdreht, benötige ich extrem
> genaue R und L Daten

Mir ist aufgefallen, dass das nicht so viel von den Parametern, sondern 
viel mehr vom eingestellten Gain des Beobachters abhängt.
Stelle ich den Gain 0.0001 kann ich mit wirklich extrem viel Drehmoment 
anfahren. Dafür ist die Performance bei hoher Drehzahl extrem schlecht.

Gain auf 0.4 und der Beobachter "dreht durch" bei niedriger Drehzahl, 
sprich er denkt, dass der Rotor mitgekommen ist. Dafür gute Performance 
bei hoher Drehzahl.
Ist das bei dir auch so?

Gruß
Andreas

[Tecnologic (Gast)]

Ähnlich. Ich erhöhe die gains mit der Drehzahl. Von dem einfachen wert 
bis zum ca 20 fachen bei w=10000rad/s

Bei der R Messung ist der Leitungswiderstand immer mit drin.  Bei den 
paar milliohm im stator musst du die rausrechnen.

[Andreas T. (skycurve)]

Wenn ich das richtig verstehe, ist in der AN1078 diese nicht-lineare 
Verstärkung dafür zuständig. Allerdings bekomme ich ständig NaN und inf 
Probleme wenn das Programm in diesen Zweig lenkt. Ist gar nicht so 
leicht, sowas auf nem uC zu lokalisieren.
Ein Teil davon:

if(Abs_Float(IalphaError) < MaxSMCError) { // ich glaube dieser Zweig ist die Ursache für Entstehung sehr vieler // NaNs Zalpha = (Kslide * IalphaError) / MaxSMCError; } else if(IalphaError > 0) Zalpha = Kslide; else Zalpha = -Kslide;

Kslide ist dabei der normale Gain.

R Messung: ist es richtig, dass ich hierzu die ADC Messung in HIGH Phase 
der PWM Duty triggern muss?

[Alexander B. (tecnologic)]

NaN kommt wegen einer Division durch 0. ist MaxSMCError wirklich immer 
größer 0. mach mal ne Abfrage davor.

Das ganze was du da hast ist der SMC, sliding mode controller. Im 
Prinzip ein p-regler mit Begrenzung.

Ich hätte jetzt Kslide mit w erhöht.


Zur Rs Messung. Wieviele Schritte hat deine PWM? Wieviel Auflösung 
erreichte du damit?

Das Problem ist die Induktivität. Die hält dir ja den Strom hoch. Nur 
muss die PWM muss schnell genug sein dass der Strom nicht lückt. Also im 
PWM Zyklus 0 wird.

Deshalb Messe ich vorher die Induktivität. Das kann ich aber erst in 4-6 
Wochen erklären. Dann ist die thesis beim Prof durch hoffe ich.

[Andreas T. (skycurve)]

Jep, MaxSMCError ist immer != 0. Komischerweise werden einige Variablen, 
die mit dem Beobachter zu tun haben zu NaN wenn ich die Variable < 0.15 
und > 0 setze. An anderen Stellen werden keine Divisionen gemacht.
Setze ich diese Variable negativ, werden einige Variablen nicht Nan 
sondern Infinity.

Könnte es sein, dass die float Verarbeitung bzw. die FPU keinen 
konstanten Speicherverbrauch hat und dieser kurzzeitig voll wird Oder 
die FPU Einheit mit dem Rechnen nicht fertig wird, sich aufhängt, aber 
der Rest des uC's weiter läuft?

Ist natürlich nicht optimal mit Floats zu rechnen, aber dafür ist das 
Programm für mich viel leserlicher und die Werte nachvollziehbarer.

PWM läuft mit 12 Bit Auflösung. Mal schauen ob ich es so einstellen kann 
dass der Strom nicht lückt.

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Andreas True schrieb:
> Könnte es sein, dass die float Verarbeitung bzw. die FPU keinen
> konstanten Speicherverbrauch hat und dieser kurzzeitig voll wird Oder
> die FPU Einheit mit dem Rechnen nicht fertig wird, sich aufhängt, aber
> der Rest des uC's weiter läuft?

NEIN.

Andreas True schrieb:
> Ist natürlich nicht optimal mit Floats zu rechnen, aber dafür ist das
> Programm für mich viel leserlicher und die Werte nachvollziehbarer.

Genau dafür ist sie da. Ich rechne auf dem STM32F4 nur in Float!!! und 
die Berechnungen sind schneller als in Integer. Weil ich keine 
Skalierung  und Überlaufbetrachtung machen muss.

Die FPU des Cortex M4F macht float Berechnungen bis auf die Division in 
1 oder 2 Takten. Die genauen Zahlen gibts im Netz musst mal googlen. 
Aber die FPU ist nicht dein Problem. Der Code und der Compiler sinds.

1. wenn du den GCC verwendest. Setzt du bitte das Compiler Flag
-fshort-double
Use the same size for double as for float.

und vllt probierst du mal
-ffast-math
Sets -fno-math-errno, -funsafe-math-optimizations,
-fno-trapping-math, -ffinite-math-only, -fno-rounding-math, 
-fno-signaling-nans and fcx-limited-range.
Aber mit vorsicht.

Dann zum Code. INF ist das Ergebnis bei der Division mit sehr kleinem 
Nenner. NaN kommt gern bei Division durch 0 oder wenn der Stack korrupt 
ist.

Beide Werte sagen mir das dein Code nicht sauber ist. Mach mal ne 
Abfrage if(isnan(xyz)) auf Werte die du in Verdacht hast NaN zu werden. 
und setz da n Breakpoint. Dann kannst du die Rechnungen nachvollziehen 
die dazuführen warum der Wert NaN ist. Oft kommt man dann dazu das ein 
weiterer Wert davor schon NaN war. Dann das gleiche Spiel bis du die 
Ursächliche Operation gefunden hast.

Ist nervig, vor allem wenn der Code aus Matlab rauspurzelt. Aber es 
Hilft.

[Andreas (Gast)]

Tec Nologic schrieb:
> -fshort-double
> -ffast-math

Ok, das hat die Laufzeit auf ein Drittel reduziert, nice :)

@NaN: ich habe das komplizierte IF von oben umformuliert, von der Logik 
her aber das selbe, nun läuft der ohne Probleme durch :/

Hast du Erfahrungen mit internen OPVs? Ich werde später ein kleineres 
Board machen und würde gerne auf STM32F303 M4 setzen. Der hat auch sonst 
mehr interessante Sachen.
Testweise kann ich dieses Board auf meine Platine stecken:
Ebay-Artikel Nr. 151665309864

Ich würde gerne auf den drv8302 verzichten, da er doch nicht ganz 
günstig ist.

Gruß
Andreas

[Alexander B. (tecnologic)]

Der DRV8302 macht mir auch immer mal wieder Problem bei Bestücken per 
Hand. Ich mag das Gehäuse nicht.

Die Internen OPVs sind mit vorsicht zu genießen. Ich hatte Probleme mit 
der Definition der Pins. Die interne Verbindung des OPV Ausgangs auf den 
ADC ging nicht obwohl meiner Meinung nach alles sauber eingestellt war. 
Hab dann den Ausgang des OPV aufn Pin gelegt und denn Als ADC eingang. 
Ging auch. Musst du eh machen wenn du den OPV als Verstärker nutzen 
willst ich hatte den nur als Impedanzwandler eingestellt um meinen 
Sensor nicht zu belasten. An sonsten waren die OPVs sehr gut zu 
gebrauchen. Ich mag den STM32F3 auch sehr gern. Hat analog einfach mehr 
drauf. Aber leider braucht meine Regelung noch zu lange das ich den 
nehmen kann. Ich muss mal wenn ich zeit habe alles raus schmeißen und 
Auf den F3 gehen.  Was ich an dem Ding richtig super finde ist wie 
robust der Ausgelegt ist. Wenn der STM32F4 schon dreimal n Hardfault 
wegen EMV hatte , interessiert es den F3 garnicht. Das ist schon schön.
Der F3 hat ja aber auch military grade:).

[Andreas T. (skycurve)]

Moin,

Tec Nologic schrieb:
> Ich muss mal wenn ich zeit habe alles raus schmeißen und
> Auf den F3 gehen

habe mittlerweile ein Adapter für mein Board und STM32F3 Disco Board 
gebastelt und die wichtigsten ADC und Timer Konfigurationen auf dem F3 
gemacht.
Die Software mit w, q, d Regler und dem Winkelbeobachter, alles @ 20kHz 
läuft nun. Benötigt ca 38uS Rechenzeit, mit FPU. Reicht aber :)
(zum Vergleich, auf F4 brauchte es 16uS)

Allerdings hat meine PWM jetzt nicht mehr 12Bit (=4095) Auflösung 
sondern nur 1800 Schritte, damit ich weiterhin mit 20kHz fahren kann.
Wirkt sich das auf irgendeine Weise negativ auf die Steuerung aus?

Zurzeit läuft der Motor bei höheren Drehzahlen nicht mehr so gut wie mit 
STM32F4, was aber hoffentlich nur an dem gebastelten Adapter liegt.

@DRV8302: Wollte bei meinem nächsten kleineren Board wieder auf 3 
einzelne Brückentreiber setzen, aber die können alle an Vcc maximal 
25Volt ab.
Da ist der DRV8302 natürlich meilenweit voraus mit seinen 60V.

[Tecnologic im Urlaub (Gast)]

Andreas True schrieb:
> läuft nun. Benötigt ca 38uS Rechenzeit, mit FPU. Reicht aber :)
> (zum Vergleich, auf F4 brauchte es 16uS)

Da läuft aber auf dem F3 noch nichts aus dem CCM-Ram oder?

Andreas True schrieb:
> Allerdings hat meine PWM jetzt nicht mehr 12Bit (=4095) Auflösung
> sondern nur 1800 Schritte, damit ich weiterhin mit 20kHz fahren kann.
> Wirkt sich das auf irgendeine Weise negativ auf die Steuerung aus?

ne, überleg dir einfach mal den Fehler den die PWM macht. Bei deinen 12V 
sinds dann immer noch 6,7mV/LSB, das geht im rauschen unter. alles gut.

Andreas True schrieb:
> @DRV8302: Wollte bei meinem nächsten kleineren Board wieder auf 3
> einzelne Brückentreiber setzen, aber die können alle an Vcc maximal
> 25Volt ab.
> Da ist der DRV8302 natürlich meilenweit voraus mit seinen 60V.

Vorsicht!!!. Der DRV hat n Stepper drin für 5V supply und die 
Gatetreiber haben auch ne Art Netzteil. Denn die meisten Fets können nur 
20V am Gate max ab. Also eher 18V versorgung für die Treiber.

Meine Große 100A Brücke hat zwar ein paar andere Designfehler aber bei 
der habe ich vor den IR2113S Treibern einen TPS Stepdown für 60V+ auf 
ca. 17,5V drin. Mein Fehler war aber das ich von diesen 17V dann eine 
Stepper auf 5V gebaut habe. Da aber die Treiber nur Impulsweise Strom 
ziehen siehst du die SChaltflanken der Fets auch in dem 5V was der 
STM32F4 garnicht mag -> Hardfault.

Besser 2 separate Stepper von 60V runter auf 18V und einen von 60 auf 5V 
für die Logik. Aber dann ist das ohne Probleme zumachen.

[Andreas T. (skycurve)]

Tecnologic im Urlaub schrieb:
> Da läuft aber auf dem F3 noch nichts aus dem CCM-Ram oder?

Nein, alle Variablen ganz normal angelegt. Habe erstmal lesen müssen was 
CCR-Ram ist. Hört sich sehr interessant an.

Tecnologic im Urlaub schrieb:
> Besser 2 separate Stepper von 60V runter auf 18V und einen von 60 auf 5V

Vielen Dank für den Tipp!! Diesen Fehler hätte ich garantiert auch 
gemacht.

Ich will als nächstes ein kleines ESC für Quadcopter o.ä. machen. Sollte 
aber trotzdem Encoder, vllt minimalistische CAN und ein paar DAC, ADC, 
TogglePins für Debugging rausgeführt haben. So wie das Vedder ESC das 
auch macht.
Waere natürlich schön wenn ich es über einen breiten Spannungsbereich 
(11-60V) einsetzen könnte.

Hoffentlich werde ich ohne 5V Zwischenstufe auskommen, denn:
Für OPVs kommen voraussichtlich die internen vom F3 zum Einsatz.

Habs bischer noch nicht geschafft, den Folger-OPV Ausgang nach Außen zu 
führen, sondern nur direkt an ADC.
Muss noch prüfen ob mein Encoder (5-12Volt spez.) auch mit 3.3V 
ordentlich läuft.

Gruß
Andreas

[paul (Gast)]

Hallo zusammen,

ich befasse mich auc gerade mit der Thematik der feldorientierten 
Regelung. Ich konnte schon einiges an Infos aus diesem Thread entnehmen.

Ich habe allerdings gerade ein kleines Problem bei der Umsetzung bzw. 
zum Verständnis der Inversen-Park-Transformation. Diese generiert ja aus 
v_q und v_d die Spannungen v_alpha und v_beta. Jetzt habe ich die 
gesamte Rechnung bis zu diesem Punkt nachvollzogen.

Annahme:
Rotorwinkel theta= 0
Phasenstrom i_a= 1, i_b= -0.5

Das ergibt nach der Clarke-Transformation :
i_alpha= 1, i_beta= 0

Park-Transformation:
i_q= 0, i_d= 1

PI-Regler:
Vorgabe: i_q_ref= 1, i_d_ref= 0
v_q= 1, v_d= -1

Inverse-Park-Transformation:
v_alpha= -1, v_beta= 1


Der Rotor steht in diesem Szenario auf der a/alpha-Achse und es fließt 
alpha- bzw. d-Strom. Mit den Stromvorgaben sagt der Regler: q-Spannung 
erhöhen, d-Spannung runter. Das scheint mir so weit auch logisch, nur 
jetzt kommt die inv. Park. Diese erzeugt mit v_alpha und v_beta einen 
Winkel von 135°.
Sollte hier nicht eigentlich ein Winkel von 90° heraus kommen, um das 
maximale Moment zu erzeugen? Sprich v_alpha= 0 und v_beta= 1? (Bzw. 
-90°, wenn man den q-Strom negativ wählt)

Habe ich hier ein Verständnisproblem? Oder falsche Annahmnen gemacht? 
Die Berechnungen habe ich aus der Application Note "Implementation of a 
Speed Field Oriented Control of 3-phase PMSM Motor using TMS320F240" von 
TI übernommen. Ich habe diese auch mit anderen verglichen (z.B. AN908 
von Microchip, Berechnungen sing gleich.)

Danke und Gruß

[Alexander B. (tecnologic)]

Moin paul,

Dein Regler macht alles Richtig.

er kompensiert einen d-Strom Fehler und versucht gleichzeitig einen 
q-Strom einzuregeln. Die 135° des Spannungsvektors kommen nur daher, 
dass beide Regler von einander entkoppelte Systeme betrachten.

Wenn du dir dazu mal die Untersuchungen in dem pdf hier an siehst:
https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledrive.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/motordrive/MSCR_Rev1.pdf

siehst du das die Trajektorie die eine getrennte d/q-Stromregelung 
beschreibt nicht optimal ist.

Was man dazu auch wissen sollte die MSCR Variante hat auch ihre Tücken.
Gerade bei Drehrichtungswechseln usw.

Gruß

Tec

[paul (Gast)]

Hallo Tec,

vielen Dank für die Rückmeldung. Dann bin ich schon mal zufrieden, dass 
ich alles bis zur inv. Park richtig verstanden, interpretiert und 
umgesetzt habe  :-)

Das pdf habe ich mir angeschaut, bin allerdings noch nicht ganz dahinter 
gestiegen. Auf den ersten Blick sieht es für mich so aus, dass dort 
statt zwei Spannungen, eine Spannung und ein (Vorlauf-) Winkel 
vorgegeben werden. Das muss ich mir nochmal genauer ansehen.

Gibt es andere Möglichkeiten die Regelung anzupassen? Anscheinend wird 
in fast jeder AppNote das Prinzip so erklärt, wie ich es umgesetzt habe.
Ist ein Entkoppelungsnetzwerk eventuell der richtige Ansatz, da v_q und 
v_d jeweils von i_q und i_d abhängig sind?

Gruß Paul

[Alexander B. (tecnologic)]

paul schrieb:
> Ist ein Entkoppelungsnetzwerk eventuell der richtige Ansatz, da v_q und
> v_d jeweils von i_q und i_d abhängig sind?

Immer. Aber selbst dadurch ist wird die Trajektorie beider Regler in 
deinem Fall nur mäßig besser. Aber dein Beispiel stellt auch keinen 
realistischen Fall dar.

Normal beginnst du ja mit beiden Strömen gleich Null. Und dann geht sich 
das alles aus. Und das Entkopplungsnetzwerk ist nur noch eine 
Störgrößenaufschaltung sofern du die Motorparameter genau genug kennst.

paul schrieb:
> Auf den ersten Blick sieht es für mich so aus, dass dort
> statt zwei Spannungen, eine Spannung und ein (Vorlauf-) Winkel
> vorgegeben werden. Das muss ich mir nochmal genauer ansehen.

Richtig mehr ist das auch nicht. Da der Winkel auf beide 
Spannungskomponenten wirkt. Verkürzt sich die Trakjektorie. Wobei eine 
korrekte Vorsteuerung und Entkopplung den beiden PIs so auf die Sprünge 
hilft, das die klassische Regelung ähnlich gut wird.

Die MSCR Variante ist nur einfacher einzustellen. Weil der Winkel-Regler 
immer gleich ist.

Gruß

Tec

[paul (Gast)]

Warum stellt mein Besipiel keinen realistischen Fall dar?

Ich habe in meiner Simulation jetzt folgendes versucht:
i_a= 0, i_b= 0, theta= 0. Dann ist es so, wie du gesagt hast. Die Regler 
geben nur v_beta aus und damit steht der resultierende Zeiger bei 90°. 
Wenn ich theta ändere, ändert sich der Winkel des Zeigers immer auf 
theta+90°.
Sobald ich aber Werte für i_a und i_b != 0 angebe, wird der Winkel 
größer als 90° (unter der Annahme, dass der Rotor bzw. Theta auf eine 
Achse ausgerichtet ist und d-Strom fließt).

Wenn ich das auf meinem Controller ausprobiere, funktioniert die 
Regelung auch nicht besonders gut. Der Motor ruckelt stark, bleibt 
hängen, gibt Geräusche von sich....

Gruß Paul

[Alexander B. (tecnologic)]

paul schrieb:
> Sobald ich aber Werte für i_a und i_b != 0 angebe, wird der Winkel
> größer als 90° (unter der Annahme, dass der Rotor bzw. Theta auf eine
> Achse ausgerichtet ist und d-Strom fließt).

Natärlich weil dein i_aund i_b einen i_d !=0 darstellen wird. Dann muss 
doch der Spannungsvektor weiter voreilen damit der Stromvektor wieder 
rein i_q != 0 und i_d = 0 wird.

Ich glaube du bringst die Spannung und die Ströme durch einander, mit 
den 90°. Der Spannungsvektor ist mittel zum Zweck! Das ist deine 
Stellgröße. Für die Maschine und deren Effizienz ist nur relevant das 
der i_d = 0 ist und i_q das Drehmoment einstellt. Wenn die dir die 
Koppeltherme für i_d und i_q ansiehst sollte dir auf fallen das für 
omega mit ausreichender höhe v_d < 0 sein MUSS damit i_d = 0 ist.


Mach mal die Gegenprobe stell mal einen i_d < 0 ein dann hast du an 
Stelle von 135°, einen 45° Spannungsvektor.

[paul (Gast)]

Alles klar. Du hast Recht ;-) Bei i_d < 0 kommen 45°.
Es macht schon irgendwie Sinn, dass der Vektor dann weiter vor eilen 
muss, aber die ganze Sache ist doch nicht so einfach zu verstehen.

Ich habe die ganze Sache nochmal auf meinem stm überprüft und die 
Ergebnisse verglichen. Mit ist aufgefallen, dass die Berechnung der PWMs 
gedreht war. Ich habe das Bild aus der Application Note so 
interpretiert, dass bei v_alpha= 1 und v_beta= 0 (als Beispiel) der 
resultierende Vektor 100 ist und damit PWM_a einen Duty-Cycle größer 50% 
fährt, PWM_b und PWM_c kleiner 50%. Die Rechnung ergibt aber genau das 
Gegenteil. Jetzt sollte das passen.

Ich werde mich dann mal an die Einstellung der Regler machen. Erst 
Strom, dann Drehzahl.

Danke nochmal Tec

[Alexander B. (tecnologic)]

Bitte.

[Alex Z. (Firma: THm Friedberg student) (alex_student)]

hallo,
bin der alex.
und beschäftige mich für ein Projekt mit der FOC für einen BLDC.
der SVPWM habe ich schon. und es funktioniert super.

ich benutze einen inkrementalgeber (ENCODER), der mir nur den relativen 
winkel liefert.

da ich  mit simulin arbeite, habe ich schon alle böcke und Subblöcke. 
ich glaube, dass mein Problem nur noch den absolut Winkel zu bekommen 
ist.

wie komme ich drauf?

LG alex zebaze

[hochsitzcola (Gast)]

Alexander B. schrieb:
> Du verwendest den Code der AN1078

Ich lese mich gerade in das Thema sensorloses FOC ein. In meinem Projekt 
läuft der Motor bereits mit Hallsensoren, nach dem "Kochrezept" der 
ST-Dokumentation UM1052. Sensorlos ist hier aber nur sehr rudimentär 
beschrieben.
https://github.com/stancecoke/LishuiFOC

Ich habe mir die AN1078 zu Gemüte geführt und werde wohl versuchen, es 
analog in mein Projekt zu implementieren, hier im Thread haben das ja 
offensichtlich einige erfolgreich umgesetzt. Leider scheint keiner 
seinen Code veröffentlicht zu haben.

Im VESC-Projekt ist offensichtlich ein anderer Ansatz implementiert und 
ich frage mich, ob es einfacher wäre, diesen zu verstehen und zu 
adaptieren. Ausser den Kommentaren im Code habe ich keine Dokumentation 
gefunden, die den Ansatz erklärt :-(
https://github.com/vedderb/bldc

Hat jemand eine Empfehlung welcher Ansatz für im Gegensatz zu 
Modellbaumotoren schwere und langsam drehende Pedelec-Motoren besser 
geeignet ist?

Gruß
hochsitzcola

[Falk B. (falk)]