分享学习电动车电机控制器历程, 不定期更新

timom333 · 发表于 2017-9-6 12:51:50

本帖最后由 timom333 于 2017-9-6 12:58 编辑

"小王, 听说你大学是电气工程?"
"是的, 领导. "
"那好, 去把电动车修一下."
"领导, 请你尊重这门专业, 电气工程..."
"请你谈谈变速恒频双馈风力发电机带载柔性并网下强耦合的高阶非线性系统."
"领导, 车子在哪里? 这就去修."

于是...



-------- 以上是段子 --------

控制器:



STM32F103主控, FOC, 霍尔+无传感器算法. 标准套路.


电机都是正弦波的(大概是正弦波, 也不确定)


原厂配的控制器很难控制, 第一次搞进办公室的时候差点没把门和墙撞坏.
所以刚开始写代码的时候就将容易操控当作首要目的.
操控性还没有图

当然, 启动速度和启动力矩也要保证...


有时候写程序写的无聊就去爬一下山
爬山

目前正在调四象限运行...
四象限

望前辈们多多指教.

编辑: 视频不会链接...

xuzhiping9889 · 发表于 2017-9-6 13:14:10

楼主 “霍尔+无传感器算法”是个什么鬼

wye11083 · 发表于 2017-9-6 13:30:37

xuzhiping9889 发表于 2017-9-6 13:14
楼主 “霍尔+无传感器算法”是个什么鬼

估计是无传感器裸奔？

这种通过电流变化趋势来预测电机位置的方法不是一般人搞得定的，LZ绝对是电机这块的大牛。

chensi007 · 发表于 2017-9-6 13:32:06

xuzhiping9889 发表于 2017-9-6 13:14
楼主 “霍尔+无传感器算法”是个什么鬼

有可能是有感启动，无感运行

imliyucai · 发表于 2017-9-6 13:34:35

搬板凳。
也想搞电机控制，期待下文。

fengyunyu · 发表于 2017-9-6 13:36:54

STM32F103，会是用st的库么？

su33691 · 发表于 2017-9-6 13:38:25

电动单车99%都是有感，楼主在研究1%的无感。围观中。。。

LearningASM · 发表于 2017-9-6 13:39:02

霍尔+无传感器算法的意思是位置的双重保险

timom333 · 发表于 2017-9-6 14:08:19

楼上各位启动或者观测器失效时可以试用霍尔来保证转子位置的可靠.

marshallemon · 发表于 2017-9-6 14:47:21

关注下

Wangwy · 发表于 2017-9-6 15:10:41

关注下，说不定哪天骑电驴可应急修理

imliyucai · 发表于 2017-9-6 15:25:34

Wangwy 发表于 2017-9-6 15:10
关注下，说不定哪天骑电驴可应急修理

记得带上仿真器。

vc9181 · 发表于 2017-9-6 15:30:54

快快更新，我们要学习

281313005 · 发表于 2017-9-6 15:47:40

有个疑问：如果电驴经过高电磁辐射的地方，要是STM32程序跑飞了，会不会直接最大电门去冲墙？！

zzh90513 · 发表于 2017-9-6 15:51:55

cc2666 发表于 2017-9-6 14:49
不懂围观

话说电驴骑在路上，会因为主板故障导致电机抱死吗？

我有过2次骑着控制器烧了，不会抱死，但会有很大的阻力，赶着走非常费劲

caohuihui2016 · 发表于 2017-9-6 16:14:03

zzh90513 发表于 2017-9-6 15:51
我有过2次骑着控制器烧了，不会抱死，但会有很大的阻力，赶着走非常费劲 ...

相间短路，直接当发动机用了，能不累吗

caohuihui2016 · 发表于 2017-9-6 16:14:36

哦，错了，是发电机，进入发电模式了

xiaobendan · 发表于 2017-9-6 16:23:38

前几天老婆的电动自行车坏在路上，去换了一个就是不用接霍尔的驱动器，起步有时候会反窜一下而已，其他的没啥了，挺好用的。
两年前见过一种方案，应该不是STM32的，很冷门的，资料都找不到，好像当时发过帖子的，有人说是台湾的芯片，那个方案的性能还是很好的，有霍尔的。

xuzhiping9889 · 发表于 2017-9-6 17:20:51

chensi007 发表于 2017-9-6 13:32
有可能是有感启动，无感运行

哦，但是一般好像很少这么做吧

haso2007 · 发表于 2017-9-6 17:27:47

无感大力矩启动，我很想试一试

xuzhiping9889 · 发表于 2017-9-6 17:36:58

haso2007 发表于 2017-9-6 17:27
无感大力矩启动，我很想试一试

准备用什么方式启动啊

wt3333 · 发表于 2017-9-6 17:44:42

一直想学学电机拖动,还请多分享多领路

就在今天 · 发表于 2017-9-6 17:57:09

占个位，来学习下。我在尝试做无感的风扇启动，怎么不好做呢，愁人，准备有偿求助

centos · 发表于 2017-9-6 18:39:24

占个位置，期待楼主更新

gyzzg2030 · 发表于 2017-9-6 18:58:18

电机控制难的就是大负载无感启动，转起来话都好办了

jack_yu · 发表于 2017-9-6 19:05:06

占座学习，谢谢楼主

genhao2 · 发表于 2017-9-6 20:21:27

期待楼主精品

mmiker · 发表于 2017-9-6 21:13:04

在做电动车维修，现在基本都用万能控制器的了。就是有没有赫尔传感器都可以。

srygg · 发表于 2017-9-6 21:35:43

mmiker 发表于 2017-9-6 21:13
在做电动车维修，现在基本都用万能控制器的了。就是有没有赫尔传感器都可以。 ...

有用的比较好的控制器推荐吗？不用霍尔传感器，电机只接三根线就可以了？

LK9286 · 发表于 2017-9-6 23:51:35

围观ing
期待

higeo · 发表于 2017-9-7 00:32:10

xuzhiping9889 发表于 2017-9-6 13:14
楼主 “霍尔+无传感器算法”是个什么鬼

大多都是双模的，霍尔故障无霍尔跑。相线缺相都可以低速跑

higeo · 发表于 2017-9-7 00:32:56

gyzzg2030 发表于 2017-9-6 18:58
电机控制难的就是大负载无感启动，转起来话都好办了

你确定是大负载无感？难道不是有感启动？

Excellence · 发表于 2017-9-7 06:35:42

mark，流明标记

2fen · 发表于 2017-9-7 10:34:56

楼主是BLDC还是FOC的？

mmiker · 发表于 2017-9-7 11:13:23

srygg 发表于 2017-9-6 21:35
有用的比较好的控制器推荐吗？不用霍尔传感器，电机只接三根线就可以了？ ...

都是拿的现成的。没注意品牌，基本上换上就可以用了。都是成熟的技术了。

timom333 · 发表于 2017-9-8 09:52:14

感谢大家回帖,
各位楼上:

1. 在刚开始的时候选择了FOC, 整个运行过程都是基于FOC实现的. 主要出发点是电流(转矩)的响应速度.
2. 没有使用st的库, 因为简单评估后发现负载快速变化的时候st的观测器容易不稳定, 观测器稳定需要较高转速, 最后还是选了别的观测器(看有没有机会后续这个话题?)
3. 低速(正反转, 静止)范围, 采用霍尔来计算转子位置. 目前没有使用HFI之类的算法(主要是因为噪声, 太吵了... 以后再详细评估这类算法有没有提升的空间...)
4. 如果在行驶过程中控制器失效了(假设所有MOS管全部短路), 相当于一个后轮急刹车的效果. 会有一定的危险(漂移).
5. 就在今天: 无感风扇启动的问题可能是综合性的, 需要明确一下, 不过这方面经验较少.
6. mmiker: 有这么丰富的控制器使用经验, 欢迎多分享. 毕竟我手上只有几个品牌的控制器, 了解的不全面, 有时候会陷入程序员怪圈(自以为自己的设计没有bug), 望多多指教.

不能一一回复, 见谅.

下一步想演示一下起步性能. 拍的视频表现力不够, 正在想办法怎么拍这个起步的视频.

---- 没有结束语 ----

timom333 · 发表于 2017-10-21 09:44:49

近期汇报

最近杂事比较多, 都没时间调程序了, 闲暇时发现了几个问题:
1. 空载加减速过程中, Iq响应不理想(过快), 使得电机进入到第四象限(发电状态), 导致母线电压上升. 在电池上没有影响, 但是直流电源上直接过压保护, 所以还得想想办法解决.
2. SMPMSM在Id=0控制下, 运行范围窄, 控制器容量需求大. 正在查资料, 看看有没有合适的过调制和弱磁算法来解决这个问题.
3. 如何测量Ld, Lq参数?

找到相应的资料再跟大家分享吧.

感觉要做的事情比较多, 要提升效率才行.

wsh · 发表于 2017-10-21 16:22:30

支持一下

catzsh · 发表于 2017-10-27 08:59:15

xuzhiping9889 发表于 2017-9-6 13:14
楼主 “霍尔+无传感器算法”是个什么鬼

在正常模式下采用开关型位置霍尔传感器，采用的是正弦波控制；
当发生霍尔速度传感器故障时，可以使用无传感器算法，做容错运行，此时无传感器算法一般是基于方波的。

catzsh · 发表于 2017-10-27 09:02:00

就在今天发表于 2017-9-6 17:57
占个位，来学习下。我在尝试做无感的风扇启动，怎么不好做呢，愁人，准备有偿求助 ...

风机零频启动建议使用I_F控制，将转速拖到一定高度以后，再切换到速度闭环模式，若是风机带速启动，会比较麻烦。

Gline77 · 发表于 2017-10-27 09:06:37

占个位置，期待楼主更新

catzsh · 发表于 2017-10-27 09:07:12

timom333 发表于 2017-10-21 09:44
近期汇报

最近杂事比较多, 都没时间调程序了, 闲暇时发现了几个问题:

1、楼主所说的空载加减速，应该只有空载减速才会出现过压问题，调节电流环意义不大，这时候更应该关注速度环，并做抑制饱和结构；
2、电动车轮毂电机都是表贴电机，只能使用Id=0的电流控制策略，之前为了扩速除了做弱磁以外，还在高速阶段切换到了方波控制模式；、
3、Ld和Lq可以测量，需要使用LCR表

timom333 · 发表于 2017-10-29 11:36:52

catzsh 发表于 2017-10-27 09:07
1、楼主所说的空载加减速，应该只有空载减速才会出现过压问题，调节电流环意义不大，这时候更应该关注速 ...

感谢回复!

引用:
1、楼主所说的空载加减速，应该只有空载减速才会出现过压问题，调节电流环意义不大，这时候更应该关注速度环，并做抑制饱和结构；
2、电动车轮毂电机都是表贴电机，只能使用Id=0的电流控制策略，之前为了扩速除了做弱磁以外，还在高速阶段切换到了方波控制模式；、
3、Ld和Lq可以测量，需要使用LCR表

----------------
1. 我的理解是, 速度环做抗饱和的主要目的是加快速度的响应, 请问对"空载减速出现过压"是怎么理解?
2. 这几天查阅了一些资料, 发现弱磁算法要考虑的事情挺多的.
由于担心高速段的电流控制能力和瞬态响应, 所以一直没有仔细看方波控制模式. 从矢量切换到方波的过程好处理吗? 响应快不?
另外请教一下, 弱磁使用什么方式?
3. 用LCR表直接测量Ldq的话, 是利用转子与A相之间夹角来测吗? 能不能分享一下资料?

再次感谢前辈的回复.

catzsh · 发表于 2017-11-1 17:05:00

timom333 发表于 2017-10-29 11:36
感谢回复!

引用:

1、空载减速过压是因为电机处在发电状态，导致电机侧向电源侧充电，才会出现过压情况。
2、弱磁最简单的方法是使用电压闭环弱磁方式，需要调节PI参数，具体可以在网上查找相关资料。从FOC到方波的切换是稍微麻烦一些，要考虑方波驱动电压分配和FOC电压分配的区别；

timom333 · 发表于 2017-11-2 11:16:41

catzsh 发表于 2017-11-1 17:05
1、空载减速过压是因为电机处在发电状态，导致电机侧向电源侧充电，才会出现过压情况。
2、弱磁最简单的 ...

谢谢回复, 目前已经选定利用电流环饱和弱磁. 如果不行就试一下电压反馈法.
测试后再跟前辈讨论.

lionoil · 发表于 2017-11-2 13:31:00

timom333 发表于 2017-10-29 11:36
感谢回复!

引用:

关于弱磁算法，可以通过调制比反馈 + 积分的方式实现，我们在变频空调上已经商用了

timom333 · 发表于 2017-11-2 14:33:27

lionoil 发表于 2017-11-2 13:31
关于弱磁算法，可以通过调制比反馈 + 积分的方式实现，我们在变频空调上已经商用了 ...

谢谢答复

有看到相应的文献, 但是普遍都是说这种方法的响应较慢.

你们实现的响应速度快吗?
另外, 有过调制吗? 过调制会不会引起转矩脉动(6次谐波)?

stm32_bldc · 发表于 2017-11-2 16:30:01

楼主，你们FOC的刹车制动怎么做的啊，在ST的FOC4.2库里面看不到刹车制动程序

timom333 · 发表于 2017-11-2 19:14:18

stm32_bldc 发表于 2017-11-2 16:30
楼主，你们FOC的刹车制动怎么做的啊，在ST的FOC4.2库里面看不到刹车制动程序 ...

抱歉, 没有使用ST的电机库, 所以具体情况不了解.

我们实现的再生制动是基于四象限运行, 可以理解为Iq->负, 产生制动力矩.

调试过程中注意母线电压.

lionoil · 发表于 2017-11-3 17:50:50

timom333 发表于 2017-11-2 14:33
谢谢答复

有看到相应的文献, 但是普遍都是说这种方法的响应较慢.

过调制的比例不能线性
另外，6次谐波可以做补偿

timom333 · 发表于 2017-11-3 18:51:07

lionoil 发表于 2017-11-3 17:50
过调制的比例不能线性
另外，6次谐波可以做补偿

这么厉害!!! 前辈水平高, 敬仰~~

timom333 · 发表于 2017-11-3 18:59:27

近期汇报

最近几天实现了上文提及的弱磁算法.

驾乘效果还算可以. 切换平滑, 最高速和高速段的力矩均有提升(弱磁电流最大限制在-20A).
但是空载电机抖动的很厉害... 还没搞明白是什么原因.

继续...

myrgb · 发表于 2017-11-3 20:21:54

关注中，谢谢分享经验

wwk1996 · 发表于 2017-11-4 04:23:49

学习一下。不知道能否用来做高压（220V）有感（无感）调速器。

tangpeng · 发表于 2017-11-6 20:38:59

留下慢慢看

wind2100 · 发表于 2017-11-7 10:46:48

搞明白了就简单, 这是有感BLDC

wind2100 · 发表于 2017-11-7 10:48:58

弱磁是PMSM 里面的理论当电机超过额定转速后磁场会越来越弱,说白了就是速度越快力矩会慢慢下降

generalad · 发表于 2017-11-7 16:17:21

学习一下，留着修电动车用

KuJJ · 发表于 2017-11-7 21:14:12

楼主的电机三相电流频率有多好。pwm频率和foc计算频率又是多少。另外楼主哪里人，有意愿来重庆搞大电机吗。

timom333 · 发表于 2017-11-8 09:17:32

KuJJ 发表于 2017-11-7 21:14
楼主的电机三相电流频率有多好。pwm频率和foc计算频率又是多少。另外楼主哪里人，有意愿来重庆搞大电机吗。 ...

早上好,

基频是250Hz, PWM为16k, FOC为8k.
我在广东呢, 你们在做什么电机?

Harlan · 发表于 2017-11-11 14:52:59

catzsh 发表于 2017-10-27 09:02
风机零频启动建议使用I_F控制，将转速拖到一定高度以后，再切换到速度闭环模式，若是风机带速启动，会比 ...

做风机控制，不是都应该要做顺逆风启动么

timom333 · 发表于 2017-11-20 11:07:16

近期汇报

1. 之前弱磁运行时, 电机抖动的问题, 经排查后是位置观测器引起的. 改了一下观测器参数, 效果有所改善.
2. 测量了一下电门响应的线性度, 跟大家分享一下. 请多多指教.

与帖子开头的起步测试放在一起看

从测量数据看, 目前电门能做到: 线性, 响应速度快, 响应精度高. 从而提升驾乘体验.

----
通过最近的测试, 目前电机的运行范围还存在问题.
1. 主要表现在转速不够高和高速区的效率较低(少3%左右).
2. 电机运行时的噪声(谐波噪声)较大. 不知道有什么这方面的测量工具?(10Hz-48kHz, 音频采集设备不知道可不可行?)
3. 过调制还有待完善.

测试, 改进. 加油!

timom333 · 发表于 2017-12-22 16:35:31

最近去找买家把东西卖出去,

对于你的问题, 把电机模型大致估算一下, 用输出电压和反馈电流输入到模型里面, 大致可以估算出对应速度, 但是鲁棒性怎么样就不知道了...

timom333 · 发表于 2017-12-29 10:00:39

各位大佬早上好~~~ 我又来啦.
请教一下各位大佬, 有研究过电机磁饱和吗? 对电机运行会产生什么影响?

our2008 · 发表于 2017-12-29 10:09:12

KuJJ 发表于 2017-11-7 21:14
楼主的电机三相电流频率有多好。pwm频率和foc计算频率又是多少。另外楼主哪里人，有意愿来重庆搞大电机吗。 ...

在重庆哪里搞大电机？

our2008 · 发表于 2017-12-29 10:11:47

timom333 发表于 2017-12-29 10:00
各位大佬早上好~~~ 我又来啦.
请教一下各位大佬, 有研究过电机磁饱和吗? 对电机运行会产生什么影响? ...

饱和了就电阻效应为主！就发热罗！

timom333 · 发表于 2017-12-29 10:21:56

our2008 发表于 2017-12-29 10:11
饱和了就电阻效应为主！就发热罗！

这.... 有点太随性了吧...

timom333 · 发表于 2018-1-13 09:58:10

近期汇报:
就发热问题, 跟其他品牌的控制器进行对比, 排查了一圈后并没什么头绪.
加载运行一段时间(40min)后, 相对其他品牌的发热要高10度.
各位前辈有处理过这方面的问题吗?

xiepan2010 · 发表于 2018-1-13 23:56:32

laoshiyuan 发表于 2017-12-22 09:58
LZ最近不来了？直流有刷电机调速，无传感器，靠测电流，可以实现吗？

电流明显不行负载不同电流不同和速度没对应关系你这个直接测反电动势

苹果520 · 发表于 2018-10-27 22:48:45

没有看到楼主继续分享了

Chunfy · 发表于 2018-10-29 09:13:48

这个段子不错，

timom333 · 发表于 2018-10-29 09:18:07

大家好啊, 这帖子好久没更了.
最近有客户提了些需求, 事情比较多.
等有空, 没那么多事情, 继续来给大家分享.

ztrx · 发表于 2018-11-14 19:43:01

谁家控制器强，准备换个控制器

huangyu_ninbo · 发表于 2018-11-28 16:41:36

好文。做个记号，等待学习楼主的大作。

timom333 · 发表于 2022-11-26 23:04:42

大家好.
时隔多年，我又来了。

我们控制器已经在售3年了，主要是用于双驱滑板车上面。

有兴趣的伙伴，可以在橙色软件搜索：云力控制器。

谢谢大家关注！

powerlabor001 · 发表于 2022-11-27 09:55:19

timom333 发表于 2022-11-26 23:04
大家好.
时隔多年，我又来了。

(引用自80楼)

我来支持一下，买个看看。

akey3000 · 发表于 2022-11-27 10:47:26

lz是有心人。lz的产品是是开始于自学一点点搞起的？

tdchenke · 发表于 2022-11-28 08:27:34

timom333 发表于 2022-11-26 23:04
大家好.
时隔多年，我又来了。

(引用自80楼)

去年创业就是跟几个朋友做双驱滑板车控制器的，搞了一年，产品性能和质量还是很好的，业务方面做的还是不够好，销量惨淡，无奈又出来上班了……

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