TDM Lab

Получил заключительные микросхемы для полного набора микроконтроллеров управления электроприводом, разработанных в России😊

Как испытывались платы управления BLDC двигателей с высокочувствительным наблюдателем😊

Всем кто ожидает уже заказанные платы большое спасибо за терпение и мои извинения за продолжительное время поставки. Так как система новая и по схемотехнике и по программному обеспечению постарался все проверить как можно лучше.

Я так же сделаю еще подробное видео с работой этой системы и подробнее расскажу про стенд с тормозной муфтой.
Когда сказать не могу, но это то, что обязательно будет сделано.
Возможно даже включу туда и тест на подобие того, что показывали сами STM с подъемом гири и ее остановкой в промежуточном состоянии, так же в режиме HSO.

Платы разработчика векторных контроллеров BLDC/PMSM двигателей на STM32G473RC с поддержкой высокочувствительного наблюдателя доступны к предзаказу😊
Ссылка на магазин ВК
Поставка примерно в начале сентября.

Про то, что такое высокочувствительный наблюдатель можно посмотреть на моем канале Рутуб: https://rutube.ru/video/69a55b6c5b107bc19837cdb93148cfef

Особенности платы:
Микроконтроллер STM32G473RCT6 170МГц
Поддержка STM Motor Control SDK 6.4.2
Все способы управления доступные в MC SDK.
Бездатчиковые:
наблюдатель + ФАПЧ;
наблюдатель + CORDIC;
высокочувствительный наблюдатель (HSO).
Датчиковые:
на эффекте Холла;
квадратурный энкодер.

Токовые шунты 3шт по схеме Low-side, сопротивлением 1мОм. Максимальный размах тока измерения 106А при значение усиления x16 (по умолчанию).
Рабочее напряжение до 50В (60В предел по MOSFET).
Трансивер CAN, микроконтроллер поддерживает CAN-FD.
Предусмотрен разъем на плате для подключения дисплейного модуля на ST7735S 1.8'128x160RGB (дисплей в комплект поставки не входит, по крайне мере пока🙂).

Успешно выведены на орбиту спутники второго пакетного запуска БЮРО 1440

Космические аппараты отделились от ракеты-носителя и вышли на связь с Центром управления полётами БЮРО 1440. 

После завершения проверок и ввода в эксплуатацию подсистем спутники начнут переход на целевую орбиту для оказания сервиса связи.

Немного микроконтроллеров от "Байкала" в ленту😊
Пришла мне отладка EVU-BA-2.5 и сами микроконтроллеры в небольшом количестве.

Это очень интересные чипы для управления электроприводом. На борту есть много ШИМ выходов, много АЦП (ADC_0...2) и целых 3 ядра, 2 из которых по 200МГц.

Например, одно ядро можно задействовать только для расчета контура управления током. То есть выполнение высокоскоростных задач на частоте ШИМ (10-50кГц).

Мне тут ЧГПТ разоткровенничался и сказал, что программа для этого должна выглядеть так:
ADC_ISR()
{
Clarke();
Park();
PI_Id();
PI_Iq();
InvPark();
SVPWM();
}
Вполне неплохо для железного мозга😄

Второе ядро 200МГц может заниматься задачей контура скорости и контура положения ротора если это необходимо. А так же приемом команд внешнего управления, отслеживанием параметров с более низким приоритетом вроде температур, напряжения шины DC и т.д.

Третье ядро, ну я даже не знаю, предлагайте🙃

Дальше сделаю на них свою плату для разработки векторных систем управления электроприводом.

Собираю испытательный стенд для инверторов и двигателей средней и большой мощности.
Не легкое это дело оказалось, кто бы мог подумать😁

На фото магнитная порошковая муфта на 100Нм тормозящего момента. Такие муфты очень легки в управлении, для изменения момента на валу нужно всего лишь подавать на них постоянный ток в пределах 0-2А (или другой диапазон).

Муфта позволяет создать именно статический тормозной момент не зависящий, или почти не зависящий, от скорости вращения вала до некоторой скорости.
Для инверторов и BLDC/PMSM двигателей именно момент страгивая является одним из ключевых и требующих многократных испытаний.

Современные синхронные двигатели с постоянными магнитами для тяговых систем, например для электромобилей, выполнены по IPM компоновке магнитной системы. Это значит, что инвертор в момент старта должен распределить токи в обмотках исходя из знания положения ротора через алгоритм MTPA для конкретной магнитной системы двигателя, который как раз и учитывает распределение токов по осям d и q, образующих момент вращения.

То есть по сути одно из важных испытаний IPM PMSM двигателей и инверторов к ним это пуск на статическую нагрузку без вращения вала с замером величины вращающего момента как функции от тока в обмотках.

У этих муфт есть серьезное ограничение на скорость вращения в состоянии под током, конкретно что-то около 300об/мин. Существуют специальные испытательные муфты на гораздо больший диапазон скоростей, но стоят они уже других денег.
Конкретно показанная мной технологическая муфта, такие применяют для торможения, например, конвейеров на производстве или подобных задачах.

Вот такая вот кутерьма😊

С днем России, коллеги, товарищи, друзья!🇷🇺
Я уже был в этом замечательном парке в Санкт-Петербурге и очень вероятно, что побываю там снова этим летом❤️
Для меня он выражает непрерывность и связанность русской истории.

Сделал пополнение в расходниках.
И хотя сейчас стараюсь заказывать платы преимущественно уже со сборкой, но вот для экспериментов над ними все равно приходится иметь и постоянно пополнять широкий набор различных компонентов и приспособлений.

Заказывал по пути наименьшего сопротивления просто с алиэкспресс.
Из экспресс теста вышло, что заявленные на корпусах параметры похожи на правду😊

Ссылки кому интересно:
1. Манганиновые токовые шунты 3920 0.1-5.5мОм
2. Твердотельные электролитические конденсаторы 6,3-63В 22-1000мкФ
3. Тестовые точки

Сделал финальный, по крайней мере на сейчас, тест BLDC двигателя и FOC контроллера.

Стенд теперь с охлаждением двигателя от кулера. Это очень помогло делать тесты чаще. За такую простую и полезную идею спасибо пользователю под ником X-Ray. Дамир, выражаю благодарность!

Амплитудное значение фазного тока точно такое же как и раньше: 55А, но вот достигнутая скорость вращения и соответствующая ей механическая мощность значительно выросли.
Pмех = 636Вт; Pэ = 947Вт; N = 6754rpm.
Причина этого увеличения мощности конечно не в температуре.

Изменил вычислитель угла с наблюдатель+ФАПЧ на наблюдатель+CORDIC. Такая связка оказывается стабильнее в предельных для двигателя режимах.

Покрутил коэффициенты ПИ-регуляторов тока в осях d,q. По сути значительно их увеличил и, похоже, это и было основное ограничение прошлой системы.
ПИ-регуляторы просто не успевали.

Еще немного увеличил напряжение на БП, чтобы не упереться в его лимит на 30А.

Для тех кому интересно что это за тарабарщина с "ФАПЧ" и "d,q", можно посмотреть видео от ST: https://youtu.be/As6cLKZzHyA
Не то чтобы после него все сразу станет ясно, но все же🙂

Продолжение тестов двигателя и векторного контроллера, теперь уже с датчиком момента.

Ограничение амплитуды фазного тока в эксперименте 55А. Была достигнута частота тока в 1144Гц, что дает по расчетам 1144*60/12(пар полюсов) = 5720об/мин, фактически пик скорости был на 5688об/мин.
Момент составил 0,9Нм (вероятно на несколько сотых Нм больше) и механическая мощность 535Вт (Pмех =M⋅ω), электрическая 754Вт.

Показанные числа не являются какими-то невероятными или рекордными, они обычны для двигателей такого типоразмера и таких контроллеров. Векторные контроллеры могут потягаться с обычными шести-шаговыми разве что в КПД и качестве управления, но чтобы это показать и доказать надо уже испытывать на промышленном стенде.

Так как двигатель испытывается без винта, то нет потока охлаждающего воздуха, потому идет его быстрый нагрев🌡.
В целом, показанные параметры уже считаются запредельными для двигателей такого класса и время приложения такого тока ограничено 180с, НО это с винтом, а для рекордных значений испытания проходят вообще в холодильных камерах. Например T-MOTOR указывают температуру окружающей среды при своих испытаниях 9,5°C.

Контроллер может создать ток и больше (до 100А) и возможно я проведу тесты с еще большей амплитудой, может 60-70А, хотя двигатель мне уже немного жалко. Если получится, результатами поделюсь!

А в целом, итогами эксперимента я доволен😁