Comments 20
Преимущества FOC, как следует из документа, довольно призрачны.
Крайне смелое утверждение, если внимательно посмотреть на вот эту картинку
и внимательно почитать
выводы документа.
5 Summary Hardware, software and test results of BLDC block commutation with Hall sensors and sensorless FOC for three-phase BLDC motors in power tool applications have been compared. Compared with BLDC block commutation with Hall sensors, sensorless FOC results in lower power losses and higher efficiency for the power board. To further reduce MOSFET power loss, for BLDC block commutation with Hall sensors it is desirable to choose MOSFETs with body-diode or low forward voltage (e.g. Infineon 40 V MOSFETs with integrated monolithic Schottky-like diode) as the body-diode conduction loss of MOSFETs is significant, while for sensorless FOC choosing faster switching silicon MOSFETs or gallium nitride (GaN) FETs will help to reduce the dominant switching loss. The motor current of sensorless FOC is sinusoidal or close to sinusoidal depending on motor design. This will result in smoother motor output torque, which is beneficial to applications such as sanders and grinders for better polishing. It will also achiever quieter (acoustic) motor operation and fewer EMI problems than BLDC block commutation with Hall sensors. The robust motor start-up of sensorless FOC is especially valuable, as load torque is often unknown or changing rapidly in power tool applications. By eliminating rotor sensors and their cables, connectors and PCBs, sensorless FOC is well-suited to power tool applications in harsh environments due to severe moisture, humidity, temperature or vibrations, or where conventional rotor sensors cannot be accommodated due to reliability concerns, cost or physical constraints.
Если еще внимательнее посмотреть, то это не результаты измерений, а результаты симуляции в MATLAB. Причем парни не использовали freewheeling mode. А еще 6-step может работать вообще без ШИМ и в плане экономии значительно превзойдет FOC.
Да и ротор у них 4-полюсный. А это большая разница.
Что заставляет вас думать, что их симуляция далека от реальности? Я не смог быстро найти шестую ссылку в открытом доступе. Если у вас есть этот документ, не сочтите за труд, пожалуйста, положить его куда-нибудь и маякнуть мне в лс. Мне любопытно было бы почитать.
Да, 1,6 процента на реальном железе не очень существенный выигрыш, но мне искренне представляется, что в тех применениях, где необходимо аккуратное и точное управление моментом, векторное управление вне конкуренции. Поправьте меня, если я не прав.
Не думаю что симуляция далека от реальности. Но на пару процентов может отличаться от реальности. Симуляторы недооценивают многие источники потерь. Не раз убеждался. А тут речь как раз про преимущества в единицы процентов.
С другой стороны они рассматривают потери вызванные только способом модуляции.
Вы же не будете спорить, что 6-step коммутация без модуляции значительно экономичнее векторной модуляции?
Поскольку в статье проводится симуляция в MATLAB, то там наверняка использовали готовый компонент MATLAB PWM Generator (Three-phase, Two-level)
Там можете выбрать модуляцию на любой вкус. Кстати, овермодуляция как раз вырождается в 6-step. К овермодуляции прибегают даже брендовые инвертеры, когда хотят выдать предельную мощность.
Ну и когда говорите по поводу векторного управления, то всегда оговаривайте способ модуляции, тип обсервера и количество и архитектуру петлей управления. Потому что 6-step тоже в некотором роде векторное управление (см. овермодуляцию).
А по жизни векторное безсенсорное управление, скажем в инвертерах для асинхронных двигателей в подъёмных устройствах, работает довольно отвратительно.
Часто приходится вместо него использовать скалярное. Скалярное тише и стабильнее работает.
Лучше всего векторное с прецизионными энкодерами, вот там да, качество отменное.
Сильно гудит мотор-редуктор в рекуператоре (см. фото). С чем это может быть связано? Гул такой, как будто обмотки перепутаны, как я могу предположить
Hidden text
>> Однако синус получается и сложением двух синусов. Поэтому измерять надо, как показано на рисунке ниже
А зачем?? Если выглядит он снаружи как машина с sin ЭДС то и управлять им надо синусом. Ну и что там в обмотках трапеция, это всего лишь значит, что точка соединения обмоток не является “нулем”, но она, обычно, даже наружу не выводится и для управления знать её потенциал не требуется.
>> Преимущества FOC, как следует из документа, довольно призрачны.
Покажите, где именно это следует:
· То, что они намеряли в этом документе, это снижения тепловыделения в 1.5 раз…. Ничего себе «призрачно».
· FOC в пределе вырождается в 6-ти шаговый режим, когда вектор престает умещаться в шетиугольник SVM вектором. В статье на Fig.7 именно такая картина.
· Важное – от FOC шума сильно меньше. И это для отдельных задач ОЧЕНЬ важно. Близкий пример: переход на шаговиках на продвинутые драйверы tmc2209 (примерный аналог FOC) привел к тому что в 3д принтерах двигателей не слышно совсем, а раньше они в жилом помещении очень мешали .
то и управлять им надо синусом
Синус даёт меньше мощности. Зачем, скажем в коптере синус, если надо добиться максимальной скорости?
Важное – от FOC шума сильно меньше
Так это заслуга не FOС, а синусоидальной модуляции. А сам FOC ещё как может шуметь на низких скоростях, когда обсервер начинает ошибаться и осциллировать в контуре тока.
А где вы видели в коптерах синус? Там треш, угар и openloop вообще. Все попытки измерения тока фаз на ESC выглядят как стегание дохлой лошади.
FOC - это вообще не про синус, кстати. Это Field-Oriented Control. И я прям настоятельно рекомендую к прочтению: https://ru.wikipedia.org/wiki/Векторная_широтно-импульсная_модуляция
>> Синус даёт меньше мощности. Зачем, скажем в коптере синус, если надо добиться максимальной скорости?
В общем утверждение не верное. При каком наборе ограничений? Для конкретной силовой установки (мотор+АКБ)? Если вместо sin подать 6step, да мощность на валу будет больше, но если с конкретного мотора надо максимум продолжительной мощности снять, то просто увеличьте напряжение питания и используйте sin, долговременная мощность будет выше.
Если пиковая мощность нужна, то тоже SVM хорошо это отработает – когда напряжения не хватит для генерации sin, вершины синусоиды будут постепенно подрезаться, переходя в пределе к 6step. Причем переход плавный (как раз для коптеров это хорошо – основой режим векторный, максимальная мощность развивается на пике в 5step). Правда, не знаю как это реализовано в современных ESC кодах, в T-Motor U5 точно не реализовано.
>> Так это заслуга не FOС, а синусоидальной модуляции. А сам FOC ещё как может шуметь на низких скоростях, когда обсервер начинает ошибаться и осциллировать в контуре тока.
Мы же все еще про Ваш мотор с 3мя датчиками Холла говорим? Там при минимальных оборотах осцилляций не будет
Там при минимальных оборотах осцилляций не будет
Я б так уверенно не утверждал, не зная уровень шума АЦП и уровень усиления сигнала с сенсоров, а также дрейф смещения усилителей. Это ещё не говоря о нелинейности и дискретности ШИМ.
Кстати поэтому большинство авторов с осторожностью предлагают безсенсорный FOC на малых оборотах.
Не стоит противопоставлять 6-step и безсенсорный FOC. Оба метода во многих случаях плохи, с этим я не спорю.
В какой момент АЦП и безсенсорный FOC возник? Сенсорный! Я лишь утверждаю, говоря про Ваш мотор, с тремя датчиками холла, что если его запитать от SVM, который будет управляться этим самым энкодером на 6 положений + простейший интерполятор то, согласно приведенной Вами статье, получим заметное преимущество, почти бесплатно, простейшей модификацией ПО.
6-шаговая коммутация BLDC моторов