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Thema: BLDC-Motor simulieren

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    BLDC-Motor simulieren

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    Moin zusammen,
    Unmögliches mache ich ja meistens selbst, daher heute eine Steigerung
    Ich sinniere gerade über eine Möglichkeit, einen BLDC-Motor zu simulieren, allerdings nicht bloß virtuell, das habe ich durch. Nein, es soll eine Hardware entstehen, die einer Black Box-BLDC-Ansteuerung einen Motor vorgaukelt mit allem Drum und Dran.

    Da auch Black Boxen für gewöhnlich keine Hexerei vonstatten geht, dürfte auch dort nichts anderes passieren als in offenen Designs wie zB dem BLMC oder dem BL-Regler von mikrocopter.de.
    Ergo: es werden nach einem 6-Puls- oder Sinusmuster jeweils zwei Stränge bestromt, während der 3. offen ist und dort die Gegen-EMK ausgewertet wird.

    Mit drei Widerständen als Spulenersatz und einer Schaltung, die abhängig von der Bestromung die Gegen-EMK simuliert, wäre der normale Lauf abgedeckt.
    Problematisch ist aber die Rotorpositionserkennung (Doppelpulsverfahren oder was auch immer), hier müsste meine Last den Strom modulieren wie die Spulen des Motors mit stehendem Rotor.

    Die einfachste Lösung wäre wohl, an die Black Box einfach einen BLDC-Motor anzuschliessen, dessen Drehfeld auszuwerten und damit dann den eigentlichen Zweck verfolgen: Synchronisierung einer größeren BLDC-Maschine auf den Ausgang der Black Box, die ein integriertes und undokumentiertes System darstellt. Die Ersatzmaschine könnte man separat hochtouren und dann auf die B.B. synchronisieren, so ist die Rotorlageerkennung entkoppelt.

    Einfach nur die Signale anpassen wird leider nichts, da die Black Box einen 8-poligen Motor erwartet, die neue Maschine ist aber 12-polig.
    Das Ganze ist wie üblich mal wieder für einen Prüfstand, der soweit ganz toll entwickelt ist, nur sind die vorhandenen Motoren, die von einem ASIC gesteuert werden, unterdimensioniert. Das ASIC fährt zum Hostcontroller ein absolut wirres Protokoll und macht auch noch ein bisschen mehr als nur BLDC-Motoren zu steuern.

    Hat jemand eine bessere Idee, als einen realen Motor zu verbauen, um die Steuerung auszutricksen?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Das kommt darauf an, wie viel Aufwand Du betreiben möchtest, wie gut umgesetzt/flexibel es sein soll und wie viel Geld Du ausgeben willst.
    Eine Alternative wäre die Modellierung eines solchen Motors mit MatlabSimulink und anschließendem "Embedding" in zB einem dSpace System (zB AutoBox). Letzteres ist echtzeitfähig und ist dadurch unverhältnismäßig viel schneller als ein PC.
    Mit ein bisschen Glück könnte es ein solches Modell schon geben, was man als Grundlage nutzen kann.
    Aber da muss man sich schon ein bisschen in Simulink auskennen oder genug Zeit haben, es zu lernen.
    Das ist nur eine Anregung, vielleicht gibt es ja noch andere/ähnliche Systeme.
    Gruß

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Wörks, ich hab's befürchtet. Dieser Schritt geistert schon länger im Hinterkopf herum. Ich kenne Arbeiten, die sich mit der Modellierung und anschliessenden Steuerung eines 9-phasigen BLDC-Motors beschäftigt haben, habe an einigen Stellen auch mal kurz mitgedacht. Das System ist durch das dSpace natürlich unschön teuer (naja, Matlab gibt's auch nicht gerade gratis).
    Zweifelsohne wäre es möglich, einen BLDC-Motor realitätsnah zu simulieren, wenn man eine Box hat, die drei Klemmen aufweist, die mit jeweils einem Vier-Quadranten-Treiber und einem Stromsensor versehen sind. Optimal wäre daran auch, dass man das am neuen Motor gemessene Drehfeld auf das des 8-poligen Originalmotors umrechnen könnte.
    Trotzdem Suche ich natürlich noch nach einer anderen Variante, idealerweise eine, die die Rotorlagenerkennung erkennt und eine Lage simuliert, das open-loop-Hochlaufen bis zum Erkennen einer ausreichenden Gegen-EMK ebenfalls, und dann den neuen Motor meinetwegen ganz analog mit einer PLL auf das Drehfeld des Ausgangs lockt, während die Gegen-EMK des Motors umgesetzt auf die eines 8-Pol-Motors zurückgespeist wird. Ohne digitale Signalverarbeitung vermutlich fast unmöglich.
    Um Deine anfängliche Frage zu beantworten: das Ganze darf ziemlich aufwändig werden, sollte aber (Arbeitszeit nicht gerechnet) nicht gleich 10kEuro für die Grundausstattung verschlingen.
    Ein Simulink-Modell auf ein paar Integratoren herunterzuoptimieren erwarte ich nicht, aber irgendwas zwischen Eurokarte und dSpace muss es geben...

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