AYUDA - Problemas en el control de un motor a BLDC a bajas RPM

[dariozonefeld]

Hola, antes que nada mi nombre es Dario y soy nuevo en el grupo.

Les comento que este contacto nos lo paso gentilmente Ariel Lutenberg al realizarle una consulta sobre un problema que tenemos en el control de un motor BLDC y nos paso esta direccion de grupo tecnico y asi poder realizarles la siguiente consulta:

Les hago una resumida introducción. Estoy haciendo un proyecto de desarrollo electrónico de hard y soft que entre sus partes integrantes tiene un control de un motor BLDC (brushles DC motor). Es un motor pequeño de 100W, 24V, de 400RPM a 50000 RPM, con  tres bobinas en estrella y tres sensores de efecto hall para determinar su ubicación. El control lo estamos implementando con un microcontrolador de 32 bits de Freescale, y la parte Driver de potencia esta implementada. Les cuento que el primer algoritmo de programación de control básico esta funcionando correctamente o sea el motor gira en todo el rango de velocidades y estamos midiendo velocidad de giro a través de sus 3 sensores de efecto hall que posee el motor en su eje.

El problema que tengo es puntualmente a bajas velocidades, ya que la velocidad se cae cuando aumento la carga al motor. Esta es la parte critica ya que es en donde mas va a funcionar este equipo, ya que debe tener torque a bajas velocidades, es decir debe mantener la velocidad constante a diferentes niveles de carga, este variación de carga se puede manifestar tanto levemente como bruscamente. He leído diferente notas de aplicacion, implementando algoritmos de control trapezoidal y sinusoidal con controles PI y PID para realizar el seguimiento y ajuste de velocidad. Sigo trabajando y ensayando sobre estos controles realizando "afinamientos" en el contro,l tratando de llegar a una buena solución pero aun no he dado con la respuesta correcta y deseada.  Con este tema estamos dando vueltas y decidimos salir a pedir auxilio a los colegas y ver si nos pueden ilustrar o dar algunas pistas  o vincularnos con una salida para resolver este problema.

Les agradeceria mucho si pueden darme alguna ayuda,se los agradecería mucho,

[Alfredo Siárez]

Cómo está implementada la parte de potencia?

Les pregunto porque para tener torque máximo aún parado deberían
controlarlo por corriente; y para tener rápida respuesta deberían
alimentarlo con mayor tensión que la nominal del motor(40Vdc por ejemplo)
para disminuir los efectos de la inductancia de las bobinas cuando le
hacen el PWM.

Atte. Alfredo Siárez


En Tue, 14 Apr 2015 12:09:05 -0300, dariozonefeld
<darioz...@gmail.com> escribió:

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Usando el novísimo cliente de correo de Opera: http://www.opera.com/mail/

[Diego Torres]

Adjunto dos fotos de un variador brushless que estoy reparando quizás revisando el funcionamiento y la
a hoja de datos del ic puedas llegar a solucionar tu problema. Ah esta placa va incorporada en el motor es tal cual lo que están diseñando tres bobinas y tres hall. Exitos

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[Miguel Grassi]

Hola, no tengo experiencia con BL pero supongo que es similar a lo que pasa con los motores de CC normales. Como dice Alfredo, la idea es tratar de sacarle la máxima potencia posible, aumentando la tensión y controlar no pasarte de corriente (o pasarte sólo lo razonable, hasta donde la temperatura te deje). La técnica del chopping es tan válida en uno como en otro caso, supongo. En los motores DC el control se hace con una resistencia de shunt y los IC drivers suelen tener alguna facilidad para eso, No se si con los sensore hall la podés reemplazar.  A lo mejor este artículo te puede servir: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=4685404&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel5%2F4670336%2F4685322%2F04685404.pdf%3Farnumber%3D4685404

Saludos,

 

Miguel

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[Dario Zonefeld]

Hola, gracias a todos por sus respuestas y su tiempo. Les adjunto una imagen del circuito esquemático de la etapa de potencia implementada y les detallo un poco mas de como debería funcionar el motor en esta aplicación, esto es un poco respondiendo a lo dicho por Alfredo en el que hablo de sacarle un máximo torque.

 El motor BLDC debe principalmente siempre mantener su velocidad constante a diferentes niveles de carga y por ende a diferente consumo de corriente,la misma es medida con una resistencia de shunt a través de una linea ADC del uC. El motor trabaja con un limite de torque variable prefijado, entre un rango aproximado de 20 Ncm y 80 Ncm, es decir por ejemplo, a un torque máximo fijado de 40Ncm el motor debe mantener sus RPM y esta no debe caer al aumentar su carga, pero al aumentar su carga y sobrepasar el limite de torque de 40Ncm el motor debe pararse. Esta es la condición de funcionamiento.

Como comente en el primer e-mail con los algoritmos de control implementados el motor tiene un nivel de torque pero sus RPM se caen al exigirlo mas, no llegando a los limites de torque prefijados. El seguimiento de velocidad se esta realizando con los sensores de efecto Hall y controles PI y PID y la variación de las señales PWM que alimenta al motor para tratar de mantener las rpm siempre constantes.

 Estamos transitando en este camino de "lodo" tratando de llegar al funcionamiento deseado.

Quería aclarar un poco el funcionamiento básico del motor en esta aplicación.

Gracias por su tiempo y respuestas a todos.

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[Federico Díaz Báez]

hola darío, coincido con alfredo, probablemente el controlador funcione correctamente, pero al estar limitado en potencia la alimentación, el controlador entra en un estado de máximo esfuerzo, perdiendo la habilidad de compensar tu sistema.. aumenta el rango dinámico del control con la fuente.

éxitos!