Ошибка установки Hall sensors в BLDC моторе

Разрабатывая системы управления BLDC моторами для легкого транспорта часто сталкивался с неоптимальной работой моторов (дешевый китайский сегмент) с 3мя датчиками холла из за не оптимальной их установки.

С помощью пакета моделирования MATLAB\Simulink решил показать к чему приводит неверная установка датчиков.

Итак. В модели показана работа системы управления с двигателем от китайского ЭлектроВелосипеда Surron. Количество пар полюсов 5, сопротивление обмотки около 20мОм и индуктивность порядка 37мкГн. В качестве датчика положения используется 3 холла, которые дают 6 комбинаций на электрический оборот.

Рис 1. Характеристики привода при разгоне и выходе на максимальную мощность.

Следующий график показывает поведение тока намагничивания при выходе в зону ослабления поля и работу в установившемся режиме.

Рис 2. Переход в зону ослабления поля с отрицательным током Id и работа в установившемся режиме.

По графику видно, что ток мотора и ток системы управления по D оси совпадают, что говорит о правильном определении положения по датчикам холла.

Проведем серию экспериментов меняя ошибку позиционирования холлов по механическому углу с шагом 2 градуса.

Воспользовавшись инструментов SENSITIVITY ANALYSIS, можно автоматизировать изменение любого параметра системы по желаемому закону. Всего я перебрал 4 значения ошибки позиционирования холлов 0 6 4 2 градуса.

В результате теста получил следующий набор графиков.

Рис 3. Изменение момента при различной ошибке Холлов.

По графикам видно, что изменение значительны даже при небольшом отклонении.

На втором графике мы видели, что при правильной ориентации ток двигателя точно соответствует току системы управления, а какова картина при наличии ошибки.

Рис 4. Ток оси D в двигателе при различной ошибке в положении.

Мощности, полученные в эксперименте, тоже показывают закономерное поведение.

Рис 5. Выходные мощности.

После проведенного анализа мне стало ясно, что для максимизации характеристик привода необходимо учитывать смещение в системе управления. Также же в процессе работы получил положительные впечатления от возможностей автоматизации эксперимента в Simulink.