Бездатчиковая оценка положения ротора BLDC/PMSM, на высоких скоростях Опции

[amaora]

Отлаживаю алгоритм (модификация вот этого, там EKF на 5 переменных, токи в dq, скорость, положение и момент нагрузки) на численной модели (модель BLDC основана на этом, форма ЭДС синусоидальная, ШИМ обсчитывается на каждом отрезке между переключениями ключей). Появляются некоторые вопросы.

1. Ошибка по положению возростает с ростом скорости. Добился некоторого улучшения путем доработки решателя ОДУ (тот который часть EKF). Но все ещё остается ~4 градуса ошибки на ~90000 rpm электрической скорости при 20 кГц ШИМ (ошибка пропорциональна скорости и периоду, на 40кГц будет ~2 градуса). Как можно бороться с этой проблемой? Пытаться дальше уточнять решение ОДУ по моему бессмысленно, на реальной системе проявяться другие детали и будет та же проблема. Компенсировать смещение самой оценки положения после EKF тоже плохая идея, надо устранять эти "вредные" невязки которые приводят к смещенности оценки. Или может быть я хочу слишком много и надо просто увеличивать частоту ШИМ?

2. Во всей литературе по теме упоминается field weakening. Я решил проверить, на своей модели, т.к. я не понимаю каким образом ток по прямой оси может привести к уменьшению постоянной ЭДС, что вызывает сомнения в правильности модели. Задал отрицательный ток по D, и действительно скорость возросла, но почему? Глядя на уравнения BLDC или PMSM это не очевидно.





Спасибо.

Если кому не лень посмотреть, код здесь.

Сообщение отредактировал amaora - Jan 1 2014, 18:01

[amaora]

Попробовал на реальном двигателе (а не численной модели как до этого), со следующими результатами и вопросами.

1. На высоких скоростях все достаточно хорошо, кпд высок, потери синхронизации нет. Хотя и не могу оценить точность явно, датчика положения нет.
2. На скорости ниже ~5% от максимальной, начинаются проблемы. Если пытаться получить от двигателя большой момент на такой скорости, то часто можно получить уход оценки в ложное значение и блокирование ротора в одном положении или смену направления вращения.
3. Добавил HFI. Появилась возможность работы на нулевой скорости, но момент все так же ограничен. Если превысить некоторое небольшое значение (~10% максимального), то блокирование ротора или колебания.

Основной вопрос, почему увеличение тока/момента на низкой скорости приводит к ложной оценке положения. Пробовал ограничивать скорость переходного процесса в регуляторе скорости, никакого эффекта, причина не в быстром нарастании тока.

Еще одна особенность, HFI я реализовал не так как это описано во множестве статей. Не использую аналитического решения и пропускания сигнала через BPF, LPF. Вместо этого, у меня все тот же EKF который оценивает положение по ЭДС, оценивает его также и по анизотропии индуктивности. Достаточно подмешать сигнал по прямой оси. С этим вероятно связано, то что несмотря на использование HFI я не могу повысить момент. Другой причиной могло бы быть, то что анизотропия индуктивности исчезает от большого тока по квадратурной оси, но это не так, проверял.

Заметного нагрева обмотки при таких токах еще нет, так что это тоже не причина.

Добавка: Как обычно, стоит спросить где либо, так появляются идеи. Оказывается, сильное влияние имеют масштабные погрешности датчиков тока, 2% достаточно, чтобы было так как я наблюдаю на реальном двигателе.

Сообщение отредактировал amaora - May 24 2015, 16:09