Elekrtikli Araç için Fırçasız DC Motoru Nasıl Süreyim ve Kontrol Edeyim?

[Cemre.]

En temizi bahsettiğin şekilde doğrudan motorun faz akımını ölçmek. Öteki türlü Half bridgein Gnd tarafından özellikle 2 şönt hele hele de tek şönt kullanarak akımları ölçmeye çalışmak gerçekten yorucu bir iş. (Sıradan işlemciler ve ADCler için)

pwm peryodunun 50us gibi kısa olduğu durumlarda, üç fazın akımını ölçmek için ADC ile sırayla peş peşe ölçüm gerekiyor. Bu da ADC hızına bağlı olarak 3 faz akımlarının her birisinin farklı anlarda okunması demek. Bu yüksek endüktanslı motorlarda fazla sorun oluşturmasa da düşük endüktanslı motorlarda akımdaki rampa biraz mide bulandıracaktır.


Motoru pür dikkat dinlediğimde motordan tıslama hırlama gibi pwm modülasyonuna bağlı gürültüler duyduğumda o işin hakkıyla yapılmadığını düşünüyorum.

O yüzden bu akım ölçme işi bence FOC yada benzeri tüm işlerin en can alıcı kısmı.

Zaten akademik yayınları araştırınca bu konuda herkesin harıl harıl çalıştığı ve daha iyi akım ölçme işine kafa yormada yarıştıkları görülüyor.

O yüzden

Tek şöntle akım ölçme işini o tıslama sesini çıkartmayacak şekilde STM32F030 ile yapmıştım. Ufak tefek iyileştirmeler yapmak gerekiyordu ama ticari bir ürün olmayacağı için o kadar uğraşmamıştım. Zor iş, bir kaç tel saç ağartıyor

ACS712 ile standart bir AC sürücünün 50Hz tek faz çıkış akım grafikleri;

[Erhan YILMAZ]

@apsis Sağolun hocam açıklama için. Valla motor benim için kara kutu. Benimki biraz universal bişey olcak herkes istediği motoru sürcek gibi. Tabi o zamanda verimli olmasını beklemiyorum. Ama encoder kısmına değinmeniz iyi oldu. Bende encoder daha iyi diye düşünüyorum çözünürlüğü yüsek olduğu için. Hal sensor ile o zaman çözünürlük 60 derece mi oluyor?

Bizde burda xmc serisi kullanıyoru hocam onlarda da sağlam döküman var. BLDC ile PMSM arasındaki var sabit mıknatıs olması mı?
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AP32370_PMSM_FOC_for_XMC1000-AN-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d4625b3ca4ec015b3e42761006a8

@z hocam üstteki dökümanı okuyunca anladım dediğinizi. XMC işlemcide 2 tane adc var onu senkronlamışlar aynı anda 2 tane fazın ölçümünü yapıyor aynı anda. Çevrimi pwm periyodunun ortasında başlatıyor falan baya itina göstermişler anlaşılan. Bizim cihazlarda üstünde insan varken motorun kalkması gerekecek o yüzden enkoder gibi bişey lazım heralde? Kaykaylara baktım sadece hal sensör içinde muhtemelen trapez kontrol yapıyolar basit bir tasarım ama scooterları inceleyemedim.

@cemre sağolun hocam bakacağım

[Erhan YILMAZ]

Bide Almanlar şöyle birşey yapmış O zaman hiç uüğraşmadan bunu koyalım geçelim mi?
Zaten baktım FOC kontrolüde bunlar bulmuş.

https://www.trinamic.com/products/integrated-circuits/details/tmc4671-es/

[z]

Tek şöntle akım ölçme işini o tıslama sesini çıkartmayacak şekilde STM32F030 ile yapmıştım. Ufak tefek iyileştirmeler yapmak gerekiyordu ama ticari bir ürün olmayacağı için o kadar uğraşmamıştım. Zor iş, bir kaç tel saç ağartıyor ...

Yalniz bu tislama hirlama seslerini motor 1000... 1500 rpm de donerken gozlemeyeceksin.

Mesela motor dururken ve 0.1 rpm gibi cok cok dusuk devirde donerken gozlemlemek gerekiyor.

Aksi takdirde motor donerken zaten sesler duyulmaz olur.

[apsis]

@apsis Sağolun hocam açıklama için. Valla motor benim için kara kutu. Benimki biraz universal bişey olcak herkes istediği motoru sürcek gibi. Tabi o zamanda verimli olmasını beklemiyorum. Ama encoder kısmına değinmeniz iyi oldu. Bende encoder daha iyi diye düşünüyorum çözünürlüğü yüsek olduğu için. Hal sensor ile o zaman çözünürlük 60 derece mi oluyor?

Rica ederim.

Hall genelde 60 veya 120 derece olacak şekilde yerleşimi yapılıyor.

FOC'da bunu kullanırken mekaniksel açı değil de elektriksel açı olarak değerlendiriliyor.

UM1052 89'da biraz bahsetmiş.

Hal sensörlüyle çok başarılı olamadım. Encoder işime geldi .

Infineonun uygulaması da güzelmiş.

https://www.trinamic.com/products/integrated-circuits/details/tmc4671-es/

Bunları ben de gördüm ancak maliyet kurtarmıyor .

Bu iş biraz uzun soluklu. Bu "trinamic"i bir deneyin isterseniz.

[Cemre.]

Yalniz bu tislama hirlama seslerini motor 1000... 1500 rpm de donerken gozlemeyeceksin.

Mesela motor dururken ve 0.1 rpm gibi cok cok dusuk devirde donerken gozlemlemek gerekiyor.

Aksi takdirde motor donerken zaten sesler duyulmaz olur.

Açıkçası hangi devirde ne seviye ses ürettiğini hatırlamıyorum, ancak şunu söyleyeyim, uyguladığım teknik sayesinde çıkış sinüs sinyalinde herhangi bir bozunum yaratacak bir değişiklik yapmadan bu ölçümleri alıyordum. Zaten aksi durumda Duty değerleri ile ilgili bazı sınırlandırmalar söz konusu oluyordu. Bunu bahsettiğim teknikle çözmüştüm. Hatta yüksek lisans için bir bildiri yazdım bu konu üzerine.

[Erhan YILMAZ]

Bir soru daha soracaktım. Motorun içindeki hall sensörler 3.3V ile de çalışır mı? MCU 3.3V birde ayrıca 5V tahsis etmek istemiyorum hall sensör yüzünden. Birde kolayıma geldiği için LM5008 seçtim ön sürücüleri beslemek için. Bunun yerine daha ucuz, daha güzel bir şey var mı önerebileceğiniz?

[Erhan YILMAZ]

Uzun bir sessizliklten sonra prototip niteliğinde bir devre tasarladım. Sensörlü ve sensörsüz motor sürecek şekilde ayarlardım. Birde bir kaç usb, sd kart vs fonsiyonları ekledim. Biraz geliştirme kartı niteliğinde oldu. Bunu yapıp üzerinde biraz tecrübe edip ilerde daha iyi bir ürün tasarlayabilirim diye düşünüyorum. Tecrübeli arkadaşlar bir göz atıp geri bildirimde bulunursa çok makbule geçer.


https://drive.google.com/file/d/1a-9jcWAEOVBKSBZssbPliQqqcv-To7S2

[z]

En az iki kolun akimini olcmek ilk asamada islerini kolaylastiracaktir. Sonrasinda tek direncle akim olcumu yaparsin.

Onerim, farkli algoritmalari deneyebilmek adina kartini esneklestirir.

[Erhan YILMAZ]

En az iki kolun akimini olcmek ilk asamada islerini kolaylastiracaktir. Sonrasinda tek direncle akim olcumu yaparsin.

Onerim, farkli algoritmalari deneyebilmek adina kartini esneklestirir.

Sağolun hocam tavsiye için. Şimdilik bu böyle oldu. Yer sıkıntısı olduğu için şu anda bir şey ekleyemiyorum. Zaten istediğim(XMC1300) işlemciyide kullanamadım hocanın doğrultusu üzerine. Bunda biraz fırçasız motor kontrolünü tecrübe edip ileride daha kompak, adam akıllı FOC'ye yönelik piyasadakilerle yarışır bir kart tasarım yapmayı düşünüyorum.

[apsis]

Bununla tek fazdan FOC yapamazsın. Clark dönüşümü için en az iki faz akımına ihtiyaç var. Başka bir yöntem var mıdır bilemiyorum.

[z]

Yapar da diger akimi hesaplamak icin zaman harcayacak.

[Erhan YILMAZ]

Yapar da diger akimi hesaplamak icin zaman harcayacak.

Hocamın dediği gibi yapılıyormuş. İki şöntle nasıl yapılıyor hocam ve avnatajı ne? Yada 3 şöntle avantajı ne? Yada tek şöntle yapınca dezavantajı nedir?

Son olarak sensörlü FOC control diye bir teknik var mı?

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AP32370_PMSM_FOC_for_XMC1000-AN-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d4625b3ca4ec015b3e42761006a8

[apsis]

İki şönt ile 3 şönt arasında bir fark yok. FOC için genelde 2 koldan akım ölçmek yeterli oluyor. Clarke transform'una bakarsanız daha iyi anlarsınız.

Üç kolun akımlarının toplamı 0 yapar. Buradan iki kolun akımını bildiğnizde diğer kolun akımı ortaya çıkıyor.

Sensörlü ve sensörsüz teknikler var. Sensorless olarak kullanılan yazılımlar daha çok estimate yaparak çalışır. Bu işlemciyi biraz daha fazla yormakta ve sensörlüye göre tork ripple'ları olabilmekte ve ani yük değişimlerinde benim testlerimde biraz zayıf kalıyor.

Bana göre sensörlü kontrol daha kolay ve sağlıklı oluyor. Motorun içerisine encoder koymak sıkıntı diyorsan eğer Allegronun manyetik absolute sensörleri var ve 8-9 dolar gibi bir fiyatla.

[z]

Yapar da diger akimi hesaplamak icin zaman harcayacak.

Tabiki burda tek faz akimindan yola cikmaktan degil 3 koprunun ortak Gnd yolundaki akimdan hesaplamaktan bahsediyorum.

3. akimin degerini bilmeye de gerek yok zaten. Hic bir denklemde isin icine girmiyor.