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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PMSM Rastmoment / Cogging


Autor: BarneyBub (Gast)
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Hallo an Alle,
habe hier in der Firma den Job meines Arbeitskollegen übernommen, der 
wegen eines Unfalls längere Zeit ausfällt.
Mein Kollege hat HW und SW für Servoantriebe gemacht.
Für einen Bandzugregler / Tänzerwalze habe ich hier einen Getriebmotor 
mit 3 Phasen PMSMotor, 48V, zwei Polpaare, ein polpaariger Resolver,
Haltebremse, i = 26, Motor 1Nm bei 6,8A, Motor n max 2000 Umin.

In der SW des ServoReglers ist die Regelung nach Park / Clarke aufgebaut 
(damals im Studium habe ich nur Kupfer und Eisenverluste berechnet an 
Asynchronmotoren, und irgendwelche Übergangslinien von GTOs). Gibt es 
eine leicht verständliche Erklärung / Tutorial für diese Regelung? Im 
Netz gibt es darüber viel, aber meist im ersten Überfliegen sehr 
hochgestochen!

Die Funktionen am Getriebemotor, Positionieren und Geschwindigkeit 
regeln gehen soweit am Servoregler. Aber für die neue Funktion, 
Drehmoment regeln (Bandzugregler) habe ich Probleme mit schwankendem 
Drehmoment bei kleinen Werten. Bei größeren Drehmomenten wird das 
schwanken des Drehmoments geringer, bzw fällt gar nicht mehr auf. Ich 
denke, dass mein Problem beim Rastmoment / Cogging des Motors zu suchen 
ist!?

In der Servoregler SW (TI DSP) ist eine Tabelle (Name: Coggingtabelle) 
mit 1024 Werten drin, die dem Strom Iq mit Vorzeichen addiert wird.
Ein Tabellenwert pro Rotorposition vom Resolver.
Die Addition der Tabelle kann ich per CAN Befehl ein und ausschalten. 
Wenn ich die Tabelle wegschalte meine ich, dass der Motor ein 
gleichmäßigeres Drehmoment abgibt, als wenn die Tabelle mit verrechnet 
wird. Ich vermute, das die Tabelle nicht zum Motor passt.

Nun meine Frage: wie kann ich das Rastmoment / Cogging von so einem 
Motor bestimmen?
Da meiner ersten Erfahrung nach gleiche Motoren untereinader ein leicht 
verschiedenes Rastmoment haben, kann ich das Rastmoment auch für jeden 
Motor mit / über dem Servoregler bestimmen, und automatisch die Tabelle 
füllen?

Vielen Dank und Grüße

Autor: Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite
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Hallo Barney,

am einfachsten dürfte es sein, die Daten beim Hersteller des Motors 
anzufragen. Eigene Messung sind mit erheblichem Aufwand verbunden 
(Messaufbau, elektrische Last, ggf. Drehmoment-Messwelle) - je nach 
Genauigkeitsanforderung.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

Autor: Schreiber (Gast)
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BarneyBub schrieb:
> Nun meine Frage: wie kann ich das Rastmoment / Cogging von so einem
> Motor bestimmen?
> Da meiner ersten Erfahrung nach gleiche Motoren untereinader ein leicht
> verschiedenes Rastmoment haben, kann ich das Rastmoment auch für jeden
> Motor mit / über dem Servoregler bestimmen, und automatisch die Tabelle
> füllen?

Ja. Definiertes Drehmoment anlegen und prüfen, wie hoch der Strom sein 
muss, damit sich der Motor nicht dreht.

Thorsten O. schrieb:
> am einfachsten dürfte es sein, die Daten beim Hersteller des Motors
> anzufragen. Eigene Messung sind mit erheblichem Aufwand verbunden
> (Messaufbau, elektrische Last, ggf. Drehmoment-Messwelle) - je nach
> Genauigkeitsanforderung.

Kann ich nicht bestätigen. Rastmomentmessung bei stehendem Motor geht 
mit Hobbymitteln: Stellring, Briefwaage, Geodreieck, Gewindestange, 
Mutter. Mehr braucht es nicht.

Autor: BarneyBub (Gast)
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Danke für die Antworten!
dass das Thema "Rastmoment ermittlen" nicht trivial ist, denke ich ist 
an der minimalen Masse im Netz geschuldet?
Wenn das äußere Moment am Getriebemotor gleich dem 
abgebenden/erzeugendem Moment des Motors ist, "steht" der Motor, wenn 
das äußere Moment sogar größer als das Motormoment ist, muss sich der 
Motor zurückdrehen!?
Dann habe ich noch einen weiteren Effekt, bei gleichen Momenten, am 
Motor und das Äußeres, benötige ich sogar ein größeres Moment um wieder 
nach vorne zu Drehen (bzw muss das äußere Moment viel kleiner werden, 
damit der Motor beginnt sich wieder nach vorne zu drehen).
In der mir vorliegenden SW ist da was von Losbrechmoment kommentiert?

@Schreiber: können Sie uns die Messung mit den Hobbymitteln erklären? 
Ich denke das wäre auch im Interesse von Herrn Ostermann!

Vielen Dank und Grüße

Autor: Thomas U. (thomasu)
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Das würde mich auch mal interessieren, ob das mit Hobbymitteln genau 
genug geht. Wir hatten da mal einen Messstand aufgebaut, mit 
Wellenmomentmesseinrichtung.

Zu dem generellen Problem:

Kennt sich jemand mit dynamischer Momentenregelung aus umd das 
Rastmoment unter sich verändernden Lasten zu überwinden? Eine einfache 
Drehfeldreglung ist da meist zu grob um die Rückwirkungen zu 
berücksichtigen. Wenn man da die Coggingtabelle aufaddiert ist das oft 
zu grob.

Autor: Edi M. (elektromeister)
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Ich fürchte bei Schreibern namens Barneybub ist wohl keine Antwort zu 
erwarten, daher gebe Ich mal eine: Das Beste ist, du nimmst ein System 
direkt vom Hersteller, weil nur die die Eigenheiten seines Antriebs 
kennt.

Autor: BarneyBub (Gast)
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EDI.M. schrieb:
> Ich fürchte bei Schreibern namens Barneybub ist wohl keine Antwort zu
erwarten,...

Ich suche ja hier im Forum nach einer Antwort / Lösung!? Selber habe ich 
noch nicht das gelbe vom Ei gefunden! Wie ich oben beschrieben habe muss 
ich auf einen bestehenden Servoregler einen neuen PMSM betreiben!

Zurück zum Thema:
Ich messe das Cogging zur Zeit so: ich lasse den Motor im reinen 
Spannungsmode langsam laufen und nehme an 1024 Positionen einer 
Rotorumdrehung den aktuellen Strom auf. Weiter habe ich dies auch mit 
dem Drehzahl / Geschwindigkeits Modus versucht mit einer langsamen 
Geschwindigkeit. Jedoch denke ich, dass der Regler immer noch zuviel 
Wirkung auf das Messergebnis hat. Besonders der D-Anteil, ohne beginnt 
das ganze System an zu schwingen bzw läuft unrund, und bei zu hohem 
D-Anteil meine ich Peaks im Messergebnis zu sehen!?
Das Rastmoment löse ich im Moment so: An 1024 Stellen einer 
Rotorumdrehung beginne ich mit einem kleinen Drehmoment / Strom und 
erhöhe dies Schrittweise solange bis der Rotor sich um 30° dreht. Dieses 
Moment / Strom nehme ich Losbrechmoment des Motors an dieser Stelle.
Je nach Betriebsart und Geschwindigkeit addiere ich dann die einzelnen 
Tabellenwerte zum berechneten Strom.
Den Motor bekomme ich so einigermaßen zufriedenstellend zum Laufen, bin 
mir aber sicher, dass dies so nicht richtig ist.

Wir hatten diesen Sommer auch Leute von TI aus München in der FA, die 
anscheinend nichts anderes Tun als den ganzen Tag ServoSW zu entwickeln, 
haben den Motor aber auch nicht besser zum laufen gebracht.

Autor: Thomas U. (thomasu)
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Ein Servomotor ist noch etwas anderes, als ein Leistungsantrieb, den wir 
haben, aber wenn die TI-Fachleute es wirklich nicht besser konnten, ok.
Fragt sich, wie lange die probiert haben und was:

BarneyBub schrieb:
> Jedoch denke ich, dass der Regler immer noch zuviel
> Wirkung auf das Messergebnis hat.

Worauf wurde denn geregelt? Bei einer Momentenregelung hat man schlechte 
Karte würde Ich sagen.

Autor: Edi M. (elektromeister)
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BarneyBub schrieb:
> Den Motor bekomme ich so einigermaßen zufriedenstellend zum Laufen, bin
> mir aber sicher, dass dies so nicht richtig ist.

Ist das nicht ein Widerspruch? Es müssen doch Anforderungen an die 
Genauigkeit und das (nennen wir es wobbeln) bestehen. Wenn diese erfüllt 
sind, sollte man doch auch zufrieden sein. Was ist denn jetzt nicht in 
Ordnung?

Rastmoment ist nach meinem Versädnnis noch nicht das ganze Cogging, weil 
mechanische Ungleichmässigkeiten nicht exakt mit den elektrischen 
zusammenfallen.

Autor: Tobias N. (technick2)
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BarneyBub schrieb:
> Wir hatten diesen Sommer auch Leute von TI aus München in der FA, die
> anscheinend nichts anderes Tun als den ganzen Tag ServoSW zu entwickeln,
> haben den Motor aber auch nicht besser zum laufen gebracht.

Das Servo-Thema ist auch ein etwas anderes, als das hier beschriebene 
Problem. Motorsteuerung ist da auf unterster Ebene zu leisten und das 
geht irgendwann nicht mehr per Software. Die Schwinungen von solchen 
Motoren, gerade den kleinen, liegen im kHz Bereich. Wenn man die 
wegbekommen möchte, und sie nicht der Trägheit des Systems überlassen 
will.

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