Brushless Motoren und deren Regler

[BlackDevil]

Servus

Noch eines der Themen die mich interessieren: Brushless Motoren bzw Brushless-Regler.

Was ich weis:

• Brushless Motoren haben 3 Spulen die gleichmäsig bestromt werden wollen
• Brushless Motoren haben keine Bürsten
• Die Drehzahlregelung erfolgt über PWM und den Brushlessregler an sich

Was ich mich nun Frage: Die gleichmäsige Bestromung geschieht doch über ansteuern der einzelnen Spulen in einem Kreis, also abhängig von der Drehzahl. Das heist im umkehrschluss das ich mit der Geschwindigkeit der bestromung die Drehzahl des Motors regeln kann, richtig? Die Bestromung erfolgt über FETs als Stromquelle, richtig? Und wo greift hier die PWM?

Helft mir mal auf die Sprünge, das wäre eines von 2 aktuellen Themen die ich mal bauen wollte, nur findet man im Netz nicht soo viel. Lernwillig


Grüße

 

[Cassio]

Hallo BlackDevil!

Das Thema hatten wir hier im Forum schon mal.....
Benutz einfach mal die Suche, dann wirst du bestimmt fündig werden.
Oder schau einfach mal H I E R rein!

Tatsache ist, dass der Regler eine Art "Drehstrom" produzieren muss und die PWM bestimmt die Einschaltdauer für die jeweilige Spule.... und damit die Geschwindigkeit.

Das Thema ist gar nicht so einfach...

Gruß,
Cassio

 

[BlackDevil]

Also im Prinzip muss ich "nur" 3 Gleiche PWM Signale erzeugen (jeweils 120° Phasenverschoben wenn es 3 Spulen sind) und mit dieser PWM treibe ich FETs welche Widerrum meine Spulen mit Strom versorgen? Das wäre ja dann echt recht einfach. Wie dimensionier ich dann die Fets? Laufen die als Stromquelle? Welche FET-Sorte? Fragen über Fragen

Ich vermute mal ganz normale MOSFETs deren Gate ich mit der PWM betreibe und die über Drain und Source die Spule mit mehr oder weniger 5V betreiben? Also quasi als "Leistungspoti" verwenden.

Grüße

 

[dino03]

ich hab da was gefunden ...
http://innovexpo.itee.uq.edu.au/2003/exhibits/s363281/thesis.pdf
viel Spaß

Oder such mal nach dem Datenblatt des MC33035 (Brushless Motor Controller)

Atmel App-Note - Brushless

Gruß
Dino

 

[BlackDevil]

ich hab da was gefunden ...
http://innovexpo.itee.uq.edu.au/2003/exhibits/s363281/thesis.pdf
viel Spaß

Oder such mal nach dem Datenblatt des MC33035 (Brushless Motor Controller)

Gruß
Dino

Wenn es einen Motor Controller gibt, bedeutet das dann, dass ich keinen ATmega brauch? ^^ Bzw ... Nunja ich müsste keinen brauchen.

Also Controller erzeugt eine PWM, die geb ich auf eine Treibende Stufe für die Spule (reicht da einfach ein FET als "Poti" oder muss das was verstärkendes sein?) und voilá?


Ich weiß übrigens auch das es sowas als Nachbauanleitung im Netz gibt (Mikrocopter zum Beispiel, das werd ich mir auch noch ma im Detail ansehen) aber selbst entwickeln is doch spaßiger. Ich studier das ja nich umsonst, nur machen wir da sowas nich ^^

 

[Nomis3000]

Also Controller erzeugt eine PWM, die geb ich auf eine Treibende Stufe für die Spule (reicht da einfach ein FET als "Poti" oder muss das was verstärkendes sein?) und voilá?

Ich frag mich gerade wie dein Kentnissstand diesbezüglich aussieht. Daher:
Wenn ich dich ganz plötzlich fragen würde wie mein Vierquadrantensteller funktioniert, würdest du mir dann sofort antworten können?

 

[BlackDevil]

Grob, ja. Wir haben den in soliden 5minuten erklärt bekommen Aber grob vom Prinzip her weis ich wie der Funktioniert ja. Ich weiß auch das man mit der Vier Quadranten Darstellung im Koordinatensystem entscheidet wieviel Strom/Spannung man für das jeweilige Moment braucht und welche Quadranten man überhaupt braucht (Vorwärts/Rückwärts jeweils Bremsen und Beschleunigen macht 4 Quadranten)

 

[Nomis3000]

Aha, aber wieso fragst du dann sowas:

Also Controller erzeugt eine PWM, die geb ich auf eine Treibende Stufe für die Spule (reicht da einfach ein FET als "Poti" oder muss das was verstärkendes sein?) und voilá?

Das solltest du schon wissen wenn du weißt was ein vierquadrantensteller ist.


Wenn du nur einen Drehstromsteller bauen willst(ist bei Modellfliegern oft ausreichend) ist es ganz einfach:
Du baust eine Brückenschaltung mit 6 Mosfets und steuerst die mit 3 PWMs so an dass du drei um 120° versetzte Sinus-Spannungen erhältst.

Bei BL-DC Reglern ist das ganz anders, bei denen wird der Zeitpunkt für die Kommutation über die Spannung, welche der sich drehende Anker in einer nicht durchgeschalteten Statorwicklung induziert wird, ermittelt.

 

[BlackDevil]

Ich frage weil mein Wissen über Brushlessmotoren sich auf das Stützt was hier steht: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/BrushlessCtrl

Und die machen das eben nur mit getrieben Mosfets und nicht mit einer H-Brücke. Auser meine trüben Augen erkennen nicht das das im Grunde ein Quadrant ist

 

[Nomis3000]

Ich frage weil mein Wissen über Brushlessmotoren sich auf das Stützt was hier steht: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/BrushlessCtrl

Sollte sich dein Wissen bei deinem Vorhaben nicht auf mehr stützen als auf diese eine Seite?
aber selbst dort findet man die Antwort auf diese solche Fragen:

reicht da einfach ein FET als "Poti" oder muss das was verstärkendes sein?

Und die machen das eben nur mit getrieben Mosfets und nicht mit einer H-Brücke. Auser meine trüben Augen erkennen nicht das das im Grunde ein Quadrant ist

Im Abschnitt "Mosfet Endstufen" siehst du eben einen solchen Ausgang für eine Phase, 3x das Ganze ergibt eine Brückenschaltung.
(mit der H-Brückenfrage selbst wollte ich nur mal dein Wissen testen)

Aber mein Tipp: Steuert doch erstmal einen gewöhnlichen DC-Motor an bevor ihr euch an einer Synchronmaschiene vergreift.

 

[BlackDevil]

Kannst im Singular schreiben, das geht nur mich was an

Dann hab ich die Brückenschaltung nur nicht richtig erkannt Schau ich mir die Seite auch noch mal geauer an. Danke.

Naja rein einen DC Motor Ansteuern kommt noch. Das kommt auch zu erst keine Sorge aber da braucht man ja "quasi nur" eine H Brücke. Nunja, ich les mich mal weiter ein

 

[Nomis3000]

Kannst im Singular schreiben, das geht nur mich was an

Achso, ich dachte es geht um eure Quadrocopter-Semesterarbeit.

 

[BlackDevil]

Nene, was wir da machen und was wir kaufen steht noch in den Sternen. Ich glaube fast das die Hauptaufgabe die Flugregelung und der Bau werden wird. Schaun wa ma. Aber ich will langsam mal anfangen daheim was zu basteln und hab mir nun zwei Projekte zurecht gelegt: GPS Tracker & BL-Treiber mit ATmega (wie die von Mikrocopter ).

Sehe ich das richtig das ich als Quadrant nur den "Vorwärts" Quadrant für die drei Phasen brauch?

 

[Nomis3000]

Sehe ich das richtig das ich als Quadrant nur den "Vorwärts" Quadrant für die drei Phasen brauch?

Naja, bei einem Quadrocopter musst du die Drehzahl schnell ändern können. Das heißt auch dass du die Energie die an der Glocke(ich nehme an du willst einen Außenläufer verwenden) und am Propeller schnell abbauen können solltest. Das hieße in Spezialfällen aber auch dass du das Teil im Generatorbetrieb laufen lassen müsstest.(also 2 Quadranten) Ob man aber einem LIPO Akku mehrmals kurzzeitig Leistung zuführen sollte ist eine andere Frage.

Ach ja: Nur zur Info!(nicht dass jemand kommt und meint ich hätte keine Ahnung, und euch das verschwiegen).
Ich hab noch nie einen Bruschlessregler entwickelt oder einen Quadrokopter in Betrieb gesehen.
Meine Behauptungen sind daher frei erfunden und unverbindlich.

 

[BlackDevil]

Ja macht Sinn bremsen zu können Wie stell ich das eigentlich Softwareseitig an mit einer H Brücke zu bremsen? Ich schick eine PWM in die Fets bzw in einen treibenden Transistor um den einen Quadranten mit einer gewissen Spannung zu versehen. Dann fährt dat Dingen mit einer bestimmten Drehzahl. Wenn ich jetz bremsen will, dann muss das mit einer bestimmten "Kraft" geschehen. Das wäre doch wieder eine PWM oder?

 

[Nomis3000]

Wie stell ich das eigentlich Softwareseitig an mit einer H Brücke zu bremsen?

Beispielsweise indem du beide Anschlüsse deines DC-Motors gegen Masse schaltest. Dabei wird aber die Bewegungseneregie in Wärme umgewandelt.

Für alles weitere(z.b. Generatorbetrieb) müsste ich dir den 4Quadrantensteller von 0 an erklären, was mir aber keinen Spaß machen würde. Dazu gibt es im Netz sowieso genügend Lektüre.

 

[BlackDevil]

Du musst ihn mir nich von 0 an Erklären, keine Angst.

Wenn ich das richtig verstehe was uns erklärt worden ist, dann dreht der Motor vorwärts wenn T1 und T4 getaktet sind und er dreht rückwärts wenn T2 und T3 getaktet sind

-+---------+-----
 |              |
 T1           T2
 |              |
 T3           T4
 |              |
-+----------+----

Im eien Fall dreht der Spaß vorwärts im anderen Fall rückwärts. Drehe ich rückwärts wärend ich vorwärts fahre bremse ich. Wandel dabei die Energie aber in Wärme um. Soweit zu meinem Wissen, alles auf einer Seite im Script erklärt Ich glaube die Klausur wird spaßig -.--

Edit:
Eben auf Wiki gelesen ... Quadrant 1 beschleunigt Vorwärts, Quadrant 2 bremst vorwärts, Qudrant 3 beschleunigt vorwärts, Quadrant 4 bremst rückwärts. Dabei wird immer ein Transistor/FET durchgeschaltet, der andere getaktet. Die Frequenz der Takt-PWM bestimmt damit die Spannung bzw die Beschleunigung bzw die Drehzahl bzw die Kraft zum Bremsen.

Klar ist auch: Jenachdem was ich nicht brauche kann ich einen Quadranten weg lassen.

Edit: Ich habe nun 3 Phasen. Jede will bestrom werden und jede braucht einen Quadranten a 2 Transistoren/Fets. Deshalb hat der Controller von Mikrocopter auch 6 MOSFets (3*2=6). Allerdings erkene ich im Schaltplan noch nicht welche Quadranten realisiert worden sind. Müsste ja Quadrant 1 und 4 sein oder? Das hiese das ding kann nich bremsen...

 

[Nomis3000]

Du musst ihn mir nich von 0 an Erklären, keine Angst.

Aber der Nachholbedarf ist da.

Im eien Fall dreht der Spaß vorwärts im anderen Fall rückwärts. Drehe ich rückwärts wärend ich vorwärts fahre bremse ich. Wandel dabei die Energie aber in Wärme um. Soweit zu meinem Wissen, alles auf einer Seite im Script erklärt Ich glaube die Klausur wird spaßig -.--

In dem Betrieb, welcher unten in deinem ersten Edit beschrieben wird, wird aber im Idealfall nichts in Wärme umgewandelt.(nur zur Info)

Die Frequenz der Takt-PWM bestimmt damit die Spannung

Du meinst das Tastverhältnis der PWM, die Frequenz wählt man nach ganz anderen Kriterien.

Klar ist auch: Jenachdem was ich nicht brauche kann ich einen Quadranten weg lassen.

Naja. Da sag ich mal nichts dazu.

Edit: Ich habe nun 3 Phasen. Jede will bestrom werden und jede braucht einen Quadranten a 2 Transistoren/Fets. Deshalb hat der Controller von Mikrocopter auch 6 MOSFets (3*2=6). Allerdings erkene ich im Schaltplan noch nicht welche Quadranten realisiert worden sind. Müsste ja Quadrant 1 und 4 sein oder? Das hiese das ding kann nich bremsen...

Oh weh, ein Quadrant bedeutet nicht automatisch 2 Transistoren.
Auch bei der H Brücke sparst du dir kein Bauteil wenn du dich entschließt einen Quadranten zu vermeiden.
Welche Quadranten Realisiert worden sind ergibt sich daraus welche Drehrichtungen die Software vorsieht, nicht aus der Beschaltung der Ausgangsstufen. Sieht die Software nur eine Drehrichtung vor sind es 2 Quadranten, ob Generatorbetrieb oder Motorbetrieb wird durch das Drehmoment auf der Welle ermittelt. Treibt beispielsweise der Motor einen Propeller an ist es der Motorbetrieb, treibt der Propeller aufgrund von Fahrtwind den Motor(eigentlich sollte man Maschiene sagen) an ist es der Generatorbetrieb.
Überflüssig zu erwähnen dass 4 Quadranten zur Verfügung ständen wenn die Software des BL-DC-Controllers 2 Drehrichtungen unterstützen würde.

 

[BlackDevil]

Ja klar, ich mein das Tastverhältnis.

Nunja, Nachholbedarf is klar. Ich hab das alles aus einer Seite Script (bzw 2) und Wikipedia ..

"Ein Quadrant => Zwei Tranisstoren" war falsch, eine Fahrtrichtung hat die zwei Transistoren.

Und das man Quadranten weglassen kann hab ich von besagtem Prof...

 

[Nomis3000]

"Ein Quadrant => Zwei Tranisstoren" war falsch, eine Fahrtrichtung hat die zwei Transistoren.

Aha! Und wenn ich 6 Transistoren habe hab ich 3 Fahrtrichtungen?
Also gegen den Uhrzeigersinn, mit dem Uhrzeigersinn und.... und.......warte ich habs gleich........................................................öh...äh........................oh weh....................doch nicht..................................ich überlege.......also links rechts und und...........................

Und das man Quadranten weglassen kann hab ich von besagtem Prof...

Was er gesagt hat wird er schon im richtigen zusammenhang gesagt haben. Aber das, was du geschrieben hast war nicht ganz unmissverständlich.