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.

[amaora]

Попробовал на модели BLDC, вот от сюда. Задаю постоянный ток, несколько вариантов, вектор направлен на 0 либо на 30 электрических градусов. Нагрузки сначала нет, затем подаю колебания (ступенчатое изменение нагрузки, несколько раз с разным знаком) которые отклоняют ротор на некоторых угол, по величине отклонения оцениваю момент, меньше или больше. Так вот если ЭДС синусоидальная, то от угла амплитуда до которой раскачивается ротор не зависит, а если подмешать нечетные гармоники (приблизив форму к BLDC) то на 30 градусах ротор раскачивается больше, то есть "момент удержания" меньше. Если будет еще время, задам идеальную трапециевидную ЭДС, или скопирую из графика в начале темы. Но для меня уже ясно, что достаточно той формы ЭДС, для того чтобы получилось описанное ТС-ом. Ведь ничего более сложного модель не учитывает, а эффект проявляется.

Код

static double
blm_BEMF_Shape(double x)
{
    double        s1;

    /* Almost sinusoidal shape.
     * */
    s1 = - (sin(x) + sin(x * 5.) * 0.2);

    return s1;
}

На графиках электрический угол, для 0 и 30 градусов направления вектора тока.