Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LC-Filter für BLDC-Motor


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von Tobi (Gast)


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Hallo,

ich habe einen 3 Phasen BLDC-Motor welcher an einem Netzteil hängt. Je 
nach Ansteuerung benötigt dieser zwischen 5 und 25 A bei 40 Volt 
Spannung.

Eine Messung mit einer Stromzange hat gezeigt, dass dort ziemlich fiese 
Stromspitzen auftreten, sowohl positiv als auch negativ, bezogen auf den 
mehr oder weniger konstant entnommenen Strom.

Da mein Netzteil vermutlich deshalb bald das zeitliche segnet, wollte 
ich einen LC-Filter dazwischen klemmen, um mein Netzteil nicht allzu 
sehr zu strapazieren. Aber wie lege ich das LC-Glied aus?  Und in 
welchem Bereich sollte die Grenzfrequenz liegen? Ich kenne weder 
Eingangs- noch Ausgangsimpedanzen, irgendetwas über das Innere des 
Netzteils oder sonstiges. Ich vermute, dass die Dauer der Schaltvorgänge 
der Mosfets in meiner Motoransteuerung das Problem sind, diese könnte 
ich z.B. mit einem Oszilloskop messen.
Die Induktivitäten der Spulen im Motor betragen übrigens ca. 100 µH.

Ich habe eine deutliche Verbesserung durch Versuche mit 
unterschiedlichen Bauteilwerten erzielt, aber ich wollte zumindest 
rechnerisch eine grobe Abschätzung erzielen.

Weiterhin habe ich überlegt, die doch etwas groß ermittelte Kapazität 
des LC-Kreises beim Einschalten des Netzteiles langsam aufladen zu 
lassen.

Also zum zur Spannungsversorgung parallel geschalteten Kondensator einen 
kleinen Widerstand in Reihe, dieser sollte ja für den in Betrieb 
hauptsächlich fließenden Gleichstrom uninteressant sein

leider finde ich solche Art von gedämpften LC-Gliedern nirgends.
Liegt das daran dass sie keinen Sinn machen, oder was übersehe ich?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Solche Controller haben deswegen immer ziemlich dicke Reservoirelkos auf 
der Motorversorgung. Das sollte also die erste Tat sein. Als nächstes 
könntest du den Einfluss der PWM Wiederholfrequenz auf die Spitzen 
überprüfen. Mögl. kannst du damit die Höhe weiter reduzieren.
Auch eine niederohmige Versorgung mit dicken Leitungen tut gut.

von oft verkloppter (Gast)


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Mit welcher Frequenz gehst Du da rein?

Die Ausgangsimpedanz von Netzteilen genau wie die Eingangsimpedanz von 
BLDCs steigt von niedriger zu etwas höherer Frequenz erst mal ziemlich 
an. Aber lassen wir das erst mal.

Ohne Kenntnis der Frequenz kann man wenig sagen, ob und wenn, welches 
Filter (bzw. welche Filter-Induktivität - der Ausgangs-C des Netzteiles 
mit der "zukünftig möglichen" Induktivität und dem Stützelko am 
BLDC-Treiber ergibt dann eh schon ein PI-Filter, ohne zusätzl. Cs) 
nützlich oder nötig wäre.

von oft verkloppter (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Solche Controller haben deswegen immer ziemlich dicke Reservoirelkos auf
> der Motorversorgung. Das sollte also die erste Tat sein.

Es ist noch kein Stützelko am Treiber? Hab ich nicht realisiert.
Unbedingt machen! Da ist ein ganz schöner Eimer nötig für 25A.
Was hättest Du daheim?

von Tobi (Gast)


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oh, das hatte ich vergessen, direkt vor den MOSFETs hängen ca 5000 µF, 
alos 5mF, auf der Platine, das mag wohl nicht ausreichend sein. Aber wie 
viel ich dann noch zusätzlich außerhalb anhängen soll, kann ich gerade 
auch nicht abschätzen, das Netzteil sieht doch dann irgendwann auch 
einen Kurzschluss. Für meine Begriffe bräuchte das Netzteil dann einen 
Soft-Start oder ich müsste diesen Einschaltmoment irgendwie direkt an 
den Elkos abfedern.

Die Ansteuerfrequenz der MOSFETs muss ich mir morgen nochmal anschauen, 
aber ich meine das war im zweistelligen kHz-Bereich.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Tobi schrieb:
> oh, das hatte ich vergessen, direkt vor den MOSFETs hängen ca 5000 µF,
> alos 5mF, auf der Platine, das mag wohl nicht ausreichend sein.

Das klingt nach schlechter Führung der Versorgung. Bei 40A musst du 
darauf achten, das nichts auf dem Board vagabundiert, sondern direkt zu 
den Endstufen und auch wieder weg führt, ohne lange Masse- oder 
Plusleitung. Für unsere 4kW BLDC verwenden wir deswegen Kupferschienen 
und versorgen den Treiber- und Steuerteil mit DC/DC Konverter.

Tobi schrieb:
> ich meine das war im zweistelligen kHz-Bereich

Dabei immer nur 'so hoch wie nötig, so niedrig wie möglich' im Auge 
behalten. Es hat nicht viel Sinn, den Motor mit 50-80kHz zu peitschen, 
nur weil es nicht im Hörbereich sein soll. Da reichen dann z.B. auch 
22kHz. Je höher die PWM Frequenz, desto höher auch die Anforderung an 
die Elkos bzw. deren ESR. Es kann sein, das du ein paar kräftige 
100nF-470nF parallel schalten musst.

: Bearbeitet durch User
von Tobi (Gast)


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das größte Problem bei meinem Aufbau ist, dass das alles schon fertig 
gebaut ist. Ich habe ein geschlossenes Netzteil und eine geschlossene 
Elektronik für meinen BLDC-Motor. Diese ist vermutlich einfach nur 
beschissen dimensioniert. An der Ansteuerfrequenz kann ich demnach auch 
nichts ändern.

Deshalb frage ich, was ich dazwischen einbauen kann. Einfach nur große 
Elkos?
Gedämpftes LC-Glied? Sonstiges?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Tobi schrieb:
> Gedämpftes LC-Glied?

Das muss aber eine recht kräftige Drossel sein, die dazu auch noch 
munter aufmagnetisiert wird. Wenn man als Faustregel etwa 6A/mm² 
annimmt, müsste deine Drossel ja aus mindestens 10mm² Draht gemacht 
werden, um den Serienwiderstand im Zaum zu halten, dann noch ein paar 
kräftige MKT/MKP Kondensatoren...
Ist halt Kurieren am Symptom. Wer hat den Controller denn gebaut und 
versiegelt?

: Bearbeitet durch User

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