Synchronmotor bedaempfen

Moin!

Dicker low-ERS-Elko auf 24V -> 3 Halbbrücken je 2 IRF1010N. Sobald der Elko durch Rückspeistung 0,7V höher aufgeladen wird als die

24V der Quelle, macht ein Transistor auf und verheizt alles überflüssige. Bremsen durch Verlangsamen der Frequenz funktioniert auch einwandfrei.

Da ich beim Schwingen aber am Netzteil nur eine Strommodulation von 10% sehe, ist der Rotor aber wohl weit davon entfernt, bis vors Feld zu laufen.

Gruß, Michael.

Moin!

Leider schaukelt er sich - je nach Drehzahl - auch von alleine auf. Tut er das nicht, kann ichs von Hand provozieren und sehe dann, daß die Dämpfung sehr gering ist.

Wenn, dann Phasenregelung, ich brauche die starre Kopplung. Aber das wäre doch schon extrem unelegant, dazu einen Motor mit (vergleichsweise) starrer Kopplung erstmal weich zu machen, um ihn durch die Regelung wieder starr zu bekommen.

Nunja, das auszukratzen, zudem einem entsprechendes Werkzeug ja gleich vom Magneten der Hand gerissen wird und man auch noch aufpassen muss, daß man die Megnete nicht abreißt, wird sicher extrem wenig Spaß machen. Neukauf, zumindest der Glocke, wäre sicher zweckdienlicher.

Ich kann mir allerdings noch nicht so recht vorstellen, daß da bei einer relativen Bewegung mit 1-2Hz und nur wenigen Grad Amplitude (und das im aufgeschaukelten Zustand) im Normalbetrieb ein nennenswert dämpfendes Drehmoment entsteht.

Kleine Winkeländerungen durch Laständerungen kann ich verschmerzen, solange nichts anfängt zu schwingen.

Das wäre dann wieder mit einer Schaltungsänderung verbunden, dafür fehlt mir im Moment leider die Zeit...

Gruß, Michael.

Das ist es: Man muss eine zweite Regelschleife drumlegen und die _immer_ mitlaufen haben. Denn Michael wird nicht wissen koennen wann eine Stoerung eintritt. Genausowenig wie man bei Aerospace weiss wann eine Boe oder eine Vibration kommt, oder wann irgendein Teil Space-Abfall dagegen knallt.

Leider gab es noch mehr Faelle, auch bemannt :-(

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Gruesse, Joerg

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Exactamente. Wobei hier Trick 17 moeglich ist, wenn der PID in Software geloest ist (geht aber auch bei HW): Man passt dessen Eigenschaften gleitend an, falls Lastwechsel schon beim Hochlauf abgefangen werden muessen.

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Gruesse, Joerg

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Dann ist die Regelung nicht optimal, z.B. wenn keine PID-Charakteristik eingebaut ist.

Genau das tun viele Systeme. Eines der bekannteren ist Traction Control bei Autos (ASR?). Da hast Du einen kernigen harten Motor der Sportwagenklasse und man macht ein Plueschkissen draus, aber nur solange wie noetig.

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Gruesse, Joerg

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Wie sehen die Ströme in den Maschinensträngen aus? Wenn die sinusförmig sind, sollte sich die Maschine eigentlich nicht selber aufschaukeln, allenfalls das Nutrasten könnte noch anregend wirken. Dazu könnte man den Stator oder die Rotormagnete schrägen (aber dazu ist's jetzt auch zu spät). Legst Du ein sinusförmiges Drehspannungssystem an die Maschine an? Wie erzeugst Du dieses Spannungssystem, durch PWM? Wenn ja, werden die drei Halbbrücken auch um 120° phasenversetzt pw-moduliert?

Oder auch nicht, wenn es nicht anders geht...

Besorg' Dir den folgenden Artikel: "Alois Weschta: Pendelmomente von permanenterregten Synchron-Servomotoren. etz Archiv 1983, Vol. 5 Nr. 4, Seiten 141--144."

Die Schlussfolgerung möchte ich Dir nicht vorenthalten: "Das Stabilitätsverhalten der frequenzgesteuerten, dauermagneterregten Synchronmaschine (...) kann bei Kenntnis der el. und der mech. Zeitkonstanten vollständig beurteilt werden. Es stellt sich jedoch im allgemeinen heraus, daß der Motor ausschließlich im unteren Drehzahlbereich stabil betrieben werden kann. Daher ist nur bei kleinen Maschinen mit niedrigen Nenndrehzahlen eine Frequenzsteuerung möglich. Bei allen anderen Motoren muß auf die aufwendigere Ableitung der Frequenz der Klemmenspannung aus dem Winkel des Läufers zurückgegriffen werden."

Dieser Artikel war der Grund, warum wir 1992 ein Einzelspindelantriebssystem für Textilmaschinen rotorlageabhängig kommutiert haben und nicht frequenzgeführt, auch wenn das in Sachen Gleichlauf der geplanten 1200 Spinnstellen die elegantere Lösung gewesen wäre...

Da das System schwingungsfähig ist, wird es nach jeder Anregung schwingen.

Tja, einen Tod muss man sterben...

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Bei einer uebergelagerten PID-Schleife wird die starre Bindung nur kompromittiert bis die Schwingung abgefangen ist. Ich kenne Deine Anlage nicht, aber vermutlich koenntest Du tatsaechlich einen DC Motor nehmen. In meinen Faellen war die Motortechnologie (Stepper oder DC) bisher an sich egal, wir haben uns dann anhand von Angebot und Preis entschieden. In einem Produkt hatte ich die ganzen Stepper rausgeworfen, was bei den Ingenieuren dort etwas Unmut bereitete, aber es kostete nur noch 30% und mit Regelung konnte man keinen Unterschied feststellen.

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Gruesse, Joerg

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Nun muss ich doch noch einen Lösungsvorschlag präsentieren:

Bau' die Maschine auf rotorlageahängige Kommutierung um, beispielsweise durch Einbau von Hallsensoren im Streufeld der Rotormagnete, wie schon von mir vorgeschlagen, oder durch sensorlose Rotorlageerfassung, beispielsweise mittels Back-EMF. Dann betrachtest Du das System aus Maschine und Umrichter als VCO, also als spannungsgesteuerten Oszillator (wobei die Ausgangsfreuenz das Signal der Lagegeber ist, die Du per XOR-Gatter auf ein gemeinsames Tacksignal der dreifachen Frequenz vernudelst) und synchronisierst den "VCO" ähnlich einer PLL auf Dein Referenzsignal. Die einzige Änderung wäre, neben den Lagegebern, ein PW-Modulator, der eine analoge Steuerspannung verarbeitet. Von Kontronik gibt es die sensorlosen ELOs auch mit Steuerspannungseingang (wobei dort aber vermutlich ein ADC mit begrenzter Auflösung und Abtastrate dahinter steckt). Eleganter wäre es, Deinen PW-Modulator klassisch aufzubauen, also die Sollspannung mittels Komparator gegen ein Sägezahn- oder Dreicksignal zu vergleichen. Dann fährst Du die Maschine gesteuert über ein Spannungssignal in die Nähe der Solldrehzahl und übergibst anschließend den Steuerspannungseingang an den Phasendetektor der PLL (bei allfälligen Patentanmeldungen beanspruche ich den Rang eines Miterfinders).

Zum Aufbau einer PLL gibt es hier genügend Analogies, da mach' ich mich lieber nicht lächerlich -- Jörg, übernehmen Sie... ;-)

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Moin!

Eine kontinuierliche Regelung ist aber was anderes, als Du geschrieben hattest (Schwellwert festlegen und bei Überschreiten maximale Spannung fahren).

Gruß, Michael.

Moin!

Welche Regelung?

Gruß, Michael.

Moin!

Die hab ich noch nicht gemessen.

Ich kann mir schwer vorstellen, daß es daran läge. Es liegen 6 Wicklungen (12 Nuten) 14 Magneten gegenüber (7 Feldumdrehungen je einer mechanischen Umdrehung), das heißt, pro Umdrehung steht 21 mal ein Magnet direkt einem Pol gegenüber (und 42mal einer Nut). Die Pendelbewegung hingegen hat so 1-2Hz bei 50 Umdrehungen pro Sekunde. Da liegen Anregung und Resonanz _derart_ weit auseinander....

Ja.

Ja. 80 kHz, 3 Halbbrücken, also Push/Pull, einer der Transistoren ist immer an. Dahinter dicke Induktivitäten und MKP(?)-Kondensatorklötze. Werte hab ich nicht im Kopf, aber die Spannung schaut wirklich sauber aus - muss sie auch, sonst würden mir benachbarte Messgeräte das auch übelnehmen. Noch ein Grund für Sinusbetrieb.

Wie meinst Du das? Der Sinus hat saubere 120° zueinander, die PWM-Pulse nicht. Das bügelt das LC-Filter aber platt.

Ja prima, etz müssten wir in der Bibliothek haben.

Oh ooh...

Darum ja der Ansatz, die durch den Motor bedingte, phasenversetzte Gegenkopplung durch den Stromanstieg zu reduzieren...

Gruß, Michael.

Moin!

[und Regelung über die Spannung]

Das ist je genau das, was Jörg mit seit 20 Postings immer wieder vorschlägt. Wie gesagt gefällt mir das überhaupt nicht.

Gruß, Michael.

Das Filter könnte ein Problem darstellen. Lass' es mal versuchsweise weg. Eine Drehstrommaschine über "dicke" Induktivitäten zu speisen, ist meist keine gute Idee, da es sie "weicher" macht.

Die PWM der drei Stränge solle auch um 120° phasenverschoben sein; damit verdreifacht sich die Frequenz der Oberschwingnungen im Strom, dann kannst Du evtl. auch auf das Filter verzichten.

Die Stromform würde mich noch interessieren. Kannst Du sie nicht mal schnell mit einer Strommesszange oszillografieren und fourieranalysieren?

Dann solltest Du aber wissen, ob der Strom induktiv oder kapazitiv ist, ansonsten kannst Du über die Spannung nicht gegenregeln -- aber ich wiederhole mich :-(

Nicht ganz. Anstatt über einen analogen, frequenzproportionalen Spannungssollwert würde mein Vorschlag auf eine Sollfrequenz regelen und zwar exakt auf diese Frequenz, lediglich mit einem prinzipbedingten Phasenversatz. Aber wenn Du nicht willst, kann ich leider nicht helfen.

Bring' ordentlich Reibung ins System, dann wirds auch stabil :-(

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Das sollte reichen. Hier einige Links zu Stromrichtermotoren:

Sollte fürs Erste reichen. Stichwort: Stromrichtermotoren

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mfg hdw

Ok, ganz so einfach ist es nicht, aber im Prinzip schon: Die zweite Loop mit dem PID Regler muss nur eingreifen wenn eine Schwingneigung festgestellt wird. Natuerlich muss das nicht (und sollte das nicht) abrupt passieren. Traction Control bei Autos ist ein gutes Beispiel. Das meldet sich bei normaler Fahrweise ueberhaupt nicht, bis man in einer Kurve auf regennasser Fahrbahn zuviel Gas gibt, dann kommt es sofort und regelt aus.

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Gruesse, Joerg

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Das ist es ja, da muesste eine richtige rein. Hattest Du ja im ersten Post geschrieben, "nur soviel Spannung dass ...". Bisher ist es so wie ich das verstanden habe nur eine proportionale, die die Phasenlage festlegt. Was die Anfaenge einer Regelung darstellt. Ausser dass das "Feedback" bei Dir derzeit vermutlich aus einer per Versuch festgestellten Tabelle (oder selbige in eine Funktion umgerechnet) besteht. Das ist dem Motor offenbar nicht gut genug.

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Gruesse, Joerg

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Klar, wegen der Schwungmassen, und das ist exakt der Grund warum Du einen PID oder mindestens PI dazu brauchst, der in Deine Phasenwinkeleinstellung (sanft) eingreift. PI reicht u.U. aber nicht.

1983 hatten sie allerdings auch noch nicht ganz die Moeglichkeiten wie wir, z.B. fuer unter $10 einen DSP oder einen ganzen Motorregler mit PID und allem Brimborium einfach bei Digikey bestellen zu koennen.

Das ist aber nur ein P-Regler bzw. in Deinem Fall nur ein aus Versuchsdaten heraus gefuehrter P-Steller, u.U. bewusst nicht-proportional gestaltet. Guter Anfang, aber es reicht halt nicht.

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Gruesse, Joerg

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In diesem Fall ist wohl eher digital angesagt, auch wenn's mir schwerfaellt das vorzuschlagen :-)

Zum einen muss der Frequenzbereich ab Null anfangen was analog etwas aetzend wird, zum anderen waere es guenstig die Regler-Charakteristika "mal eben" per SW anpassen zu koennen und nicht jedesmal die Weller anschmeissen zu muessen. Wenn man es ganz geschickt macht sogar waehrend der Motor laeuft. Schreiben der Werte in einen dafuer reservierten Flash-Sektor und dann umschalten auf selbigen.

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Gruesse, Joerg

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Moin!

Nun, das Filter macht zwar die 80 kHz dicht, aber für die Motorfrequenz bis 1 kHz sollte es so ziemlich unsichtbar sein.

Dafür müsste ich schon einen anderen Controller nehmen, da ich die PMW derzeit alle aus einem Timer erzeuge...

Strommesszange hab ich nicht. Müsste man sehen, ob das mit einem Shunt von vielleicht 0,1 Ohm ginge, ohne den Strom zusehr zu beeinflussen.

Wenn ich den mittleren Strom jetzt etwas erhöhe, dann kann ich doch sicher sein, auf welchem Ast ich bin - oder?

Nunja, letztendlich würde ich das sowieso digital im Controller umsetzen.

Gruß, Michael.