BLDC Hall Sensor Offset

xone92 schrieb:
> Ich lese die Sensoren mit 20kHz aus und drehe sehr langsam (30Hz bzw
> 100Hz elektrischer Frequenz) deshalb denke ich, dass der Drift durch das
> auslesen nicht so groß ist.

Ich gehe mal davon aus, dass von den Hallsensoren die Rotormagnete 
direkt erfasst werden (kein Sensormagnet am Wellenende und die von dir 
genannten Dreh-Frequenzen sind alle elektrisch).

1. Versatz durch PWM-Schattenregister
Üblicherweise werden die im aktuellen PWM-Zyklus errechneten 
Steuersignale erst in der darauffolgenden PWM-Periode tatsächlich 
gestellt. Allein dadurch hast du einen zeitlichen Versatz der gerade 
eingelesenen Hallsignale zum gestellten PWM-Pattern von einer 
PWM-Periode.

Der daraus resultierende Winkelfehler beträgt bei deinem 20kHz PWM-Task 
bei 30Hz schon 0,54° und bei 100Hz 1,80°.

xone92 schrieb:
> Ich drehe also zum Beispiel im open-loop mit d-Spannungsvorgabe

2. Versatz durch nacheilenden Rotor
Für das Drehmoment, das sich ausbilden muss, um den Rotor mitzuziehen, 
muss sich aus Rotorsicht ein q-Strom ergeben. Der kommt dadurch 
zustande, dass der durch Reibung, Cogging... gebremste Rotor in deiner 
Betriebsart dem d-Feld im Winkel ein wenig nacheilt. Wenn man annimmt, 
dass die Reibung usw. proportional zur Drehzahl ist, erhälst du 
zusätzlich ein von der Drehzahl abhängigen negativen Fehlwinkel.


Im Normalbetrieb, wo man Drehmoment mit q macht, muss ggf. nur der 
Effekt 1 kompensiert werden.

mfg mf

PS, und nicht wenig davon...

Es empfiehlt sich, die Hallsensor-Flanken über Timerhardware einzulesen 
und damit einen Observer zu füttern, der dir einen zu Beginn der 
PWM-Periode passenden "genauen" Winkel liefert. Ansonsten kann von 
Flanke bis Einlesen eine Latenz von bis zu einer PWM-Periode  bestehen, 
der dir einen Effekt wie obig 1, aber nicht deterministisch proportional 
zur Drehzahl beschert.

Völlig außen vor gelassen habe ich statische  oder schlimmer 
Feldstärke-Abhängige Latenzzeit eines Hallsensors von 
Feldänderung-bis-Flanke.

Uuund es kann u.U. 50% meiner Ergüsse nichtig sein, wenn du lineare 
Hallsensorik hast. Da würde ich die 3 Signale (minus VCC/2) per 
Clarke-inverse in ab-Signale wandeln und einen Observer drauf laufen 
lassen, wie er z.B. in 
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN3943.pdf (das Ding mit 
Kreuzprodukt sind/cos, nach der Resolver-Demodulation) beschrieben ist. 
Oder halt ein simpler atan2, aber der ist allergisch auf punktuelle 
Störungen und gibt da ggf. gleich absurde Fehlwinkel aus.

mfg nf

xone92 schrieb:
> ledes dort den entsprechenden Zustand an den GPIOs aus und dann aus die
> Register der Hardwaretimer, um den Winkel zu interpolieren.

Dann ist das schon das richtige.

"Hochauflösendes" Winkelsignal brauchst du nur bei Sinuskommutierung. Da 
bin ich aber von ausgegangen, weil du was von d-Spannung geschrieben 
hast.

Aus dem Zeitpunkt der letzten Hallflanke und der Geschwindigkeit kannst 
du dir den Winkel errechnen, der zum (gemittelten) Zeitpunkt der letzten 
Strommessung vorgelegen haben muss. Ach ja, haste ja, "interpolierter 
Hallwinkel".

Den resultierenden Spannungsvektor musst du dann halt in die Zukunft 
weiter drehen, damit er zum richtigen Zeitpunkt gestellt wird.

xone92 schrieb:
> Ich habe mal Bilder mit dem Oszi aufgenommen, vielleicht kannst du dann
> noch mehr damit anfangen https://imgur.com/a/S9ZYfGI
> In Grün ist da open-loop Vorgabesignal, in Gelb der Interpolierte
> Hallwinkel, bzw der Hallwinkel zum zugehörigen Hallsektor.

Die Bilder musst du (leider) selber interpretieren. Woher weiß ich, ob 
ich hier nicht indirekt die Konkurrenz meines derzeitigen Arbeitgebers 
unterstütze? ;)

Mit meinem obigen Geschreibsel solltest du schon in der Lage sein, zu 
bewerten was da passiert.

Vielleicht hilft es, ein Fehlwinkel vs. Geschwindigkeit in einem 
Diagramm aufzutragen. An der Kurve siehst du dann ob du einen statischen 
und einen linear von der Geschwindigkeit abhängigen Offset hast.

mfg mf