Управление моментным двигателем, Вопрос к практикующим инженерам Опции

[Stepanich]

Здравствуйте.

Имеется моментный двигатель (коммутация звезда) UTH-76 от Celera Motion (в девичестве Applimotion).

Были сняты осциллограммы линейных напряжений при принудительном вращении ротора (считай, Back EMF):


и фазных токов при закорачивании всех фаз опять-таки при принудительном вращении ротора (тока 3-й фазы нет, т. к. нет третьего щупа):


Задача (эксперимент): обеспечить плавное перемещение ротора со скоростью примерно 0,1 град./с. Управление разомкнутое (датчик на основе магнитного кольца имеется, но в этом эксперименте не используется), т. е. в первом приближении - как шаговик.

Коммутацией трёх полумостов достигаем такой формы токах в фазах (чтобы повторить форму Back EMF, полученную при эксперименте с принудительным вращением ротора):


или такой (чтобы повторить форму токов, полученную при эксперименте с принудительным вращением ротора):



Итог один - зависимость момента от угла поворота: в точке максимума (по модулю) двух токов момент максимален, а в точке пересечения любых двух токов (когда третий максимален по модулю) момент минимален, причём не просто минимален, а практически исчезает (будто двигатель обесточен, хотя ток потребеления от источника при этом почти не уменьшается), что вызывает резкий перескок на следующий полюс, когда соотношение токов немного качнётся дальше; разумеется, всё это повторяется циклично (напомню, вращение очень медленное - 0,1 град./с и меньше). Правильней сказать, что сам эффект есть всегда, только вот он максимален в одном месте, а минимален в другом.

Это похоже на известное явление cogging torque, при котором происходит изменение момента от угла, но этот эффект в худшем случае должен составлять 15%, а не приводить полной потере момента.

Вопрос: как обеспечить сохранение момента (свести к минимуму его флуктуации) на всех углах, т. е. в чём ошибка в создании формы токов в фазах?
Ещё раз отмечу:
- обратная связь сейчас не используется намеренно, т. к. скорость вращения очень мала;
- цель эксперимента не само вращение, а обеспечение сохранности момента на всех углах.

Литературы по управлению электроприводом имеется достаточно (в т. ч. по по векторному), но вся она сводится к вращению двигателя на скоростях с максимальной эффективностью, не решая задачу точного позиционирования и удержания угла.

Спасибо.

[Stepanich]

AlexandrY, эксперимент с тремя блоками питания не предусматривает подачу сигнала какой-либо формы на обмотки, мы исследуем исключительно статический режим, т. е. подбираем такие токи в фазах, которые позволят создать момент на нужном угле (в том угле, где мы наблюдаем потерю момента при формировании токов с использованием инвертора). Ещё раз отмечу: эксперимент показал, что при любых соотношениях токов в фазах не удаётся достичь момента на определённых углах. При одной комбинации токов мы наблюдаем максимальный момент (тяжело провернуть рукой, ротор всегда возвращается в одно положение) в углах, соседних с интересующим нас; при другой комбинации ротор поворачивается на нужный угол, но момент практически исчезает (ротор можно сдвинуть лёгким прикосновением и он остаётся в этом положении, но при дальнейшем повороте ротора рукой момент растёт с углом поворота, пока не случится перескок одной пары полюсов, после чего эффект повторяется).
Если в цифрах, то области с минимальным и максимальным моментом чередуются каждые 30 электрических градусов (или 8*360/30=96 механических градусов), т. е.:
в 0 эл. град момент максимален;
в 30 эл. град момент минимален;
в 60 эл. град момент максимален и т. д...

Честно говоря, я был готов услышать от практикующих спецов в этой области что-то вроде: ничего удивительного, так и должно быть, эти движки не могут развивать момент абы на каких углах при нулевых скоростях; если хочешь момент, либо держи движок на определённых углах, либо раскрути движок где-нибудь минимум до 0,5 об./с.