Entwicklung von Niederspannungs-3-Phasen-Motortreibern für leistungsstärkere BLDC-Motoren

Ich fange an, an einem Bachelor-Projekt zu arbeiten, um ein elektrisches Skateboard zu bauen. Hauptsache, worauf ich mich konzentrieren werde, wird ESC (elektrischer Geschwindigkeitsregler) sein, der für einen Motor mit 190 kV (Motorspezifikation) ausgelegt ist . Ich habe den Mikrocontroller STM32F401 Nucleo und die Erweiterungskarte Nucleo Niederspannungs-3-Phasen-Motortreiber STSPIN230 . Aber hier habe ich Fragen. Diese Erweiterungsplatine hat einen Niederspannungsbereich zwischen 1,8 und 10 V, aber der BLDC-Motor wird von einer 24-Volt-Batterieversorgung gespeist. Meine Hauptidee ist es, einen Niederspannungs-3-Phasen-Treiber zu programmieren und an den Ausgängen (U, V, W) eine Schaltung zu entwerfen, die die Leistung meines Motors erhöhen kann.

1.) Ist es möglich, eine Schaltung mit 6 MOS-FETs am Ende des Nucleo-Antriebs mit niedriger Spannung aufzubauen, um die Ausgangsleistung und den Strom für den BLDC-Motor zu erhöhen?

2.) Kann diese Platine ein Ausgangsdrehmoment für niedrige Drehzahlen erzeugen?

3.) Wie schwer ist es, einen reibungslos funktionierenden ESC zu entwickeln, der reibungslos beschleunigt und keine ruckartigen Bremsen hat?

Mein Hauptanliegen wird am Ende sein, dass dieser ESC einen Motor antreibt, der schwere Lasten (menschliche 80 kg) die Straße hinunterschieben wird. Ich versuche, einem VESC- Produkt nahe zu kommen, das speziell für elektrische Platinen hergestellt wurde. Eine Größe meines ESC ist nicht begrenzt.

Angesichts der Tatsache, dass es im letzten Jahr eine Million Rückrufe für diese Art von Produkten wegen überlasteter Batteriebrände gab, müssen Sie den Motor-DCR und alle Leitungsverluste in Batterie, Motor und Brücke kennen. Drehmoment = durchschnittlicher Strom, Zielgeschwindigkeit = durchschnittliche Spannung, wobei Pout * t> zu erledigende Arbeit und Verluste I ^ 2ESR in jedem Teil sind, mit Pd * t = E und Wärmewiderstand für den Temperaturanstieg 'C / W
Das Standarddesign für den Ausgangsteil dieser Art von Motorsteuerung hätte einen DC-Bus (in Ihrem Fall 24 V), eine Halbbrücken-Treiberschaltung und FETs. Das Hinzufügen von zusätzlichem Mist auf dem Weg wird es nicht wirklich besser machen. Sie möchten dem Standardverfahren folgen. Es gibt auch Brückentreiber, die speziell für 3-Phasen-Motoren entwickelt wurden (z. B. DRV8302). Die Zwischenkreisspannung muss basierend auf den Motoreigenschaften gewählt werden. Ich weiß nicht, wie Sie auf 24 V gekommen sind, aber Sie müssen sicherstellen, dass es mit dem Motor gut funktioniert.
Studieren Sie den VESC. Machen Sie Ihre grundlegende Architektur ähnlich, aber verwenden Sie Nennspannungen und so weiter, die nicht für Ihr Board geeignet sind. Der Versuch, den Ausgang eines Niederspannungs-ESC zu nehmen und ihn in einen Hochspannungs-ESC umzuwandeln, ist nicht sinnvoll.

Antworten (2)

Nachdem ich mir die Datenblätter dessen, was ich empfohlen habe und was Sie haben, genauer angeschaut habe, halte ich es für vernünftig, Ihren STSPIN230 abzuschaffen und einfach einen Motortreiber mit Ihrem Mikrocontroller, einigen FET-Treibern und einigen FETs zu implementieren.

Holen Sie sich drei dieser (LT1160) Halbbrückentreiber und sechs FETs. Mit den Halbbrückentreibern können Sie die FETs mit 3,3-V- oder höheren Logikeingängen (von Ihrer MCU) steuern und verhindern, dass Sie Ihre Stromversorgung kurzschließen. Sie könnten die drei LT1160 durch einen DRV8302 ersetzen .

Um Ihre Fragen zu beantworten:

  1. Sie können eine Treiberschaltung bauen, die Eingaben von Ihrem Mikrocontroller entgegennimmt und den Motor antreibt.
  2. Das hängt davon ab, wie stark Ihre Batterie ist und wie kräftig Ihre FETs sind.
  3. Wenn es Ihnen nichts ausmacht, langsam zu beschleunigen, dann ist es einfach. Herkömmliche ESCs hätten aufgrund der Sensorrückkopplung eine weit überlegene Beschleunigung.

"Ich versuche, einem VESC-Produkt nahe zu kommen": Ich würde Ihnen wärmstens empfehlen, einen ESC zu kaufen oder das von Ihnen verlinkte benutzerdefinierte BLDC-Motorsteuerungsprojekt zu duplizieren . Das Entwerfen eines ausgeklügelten Hochleistungs-ESC ist keine leichte Aufgabe.

Sie könnten in Betracht ziehen, auf einen Motortreiber umzusteigen, der externe FETs anstelle von integrierten FETs verwendet. Zum Beispiel der STSPIN32F0 , der sogar einen Mikrocontroller im selben Chip hat.

Sie könnten dem Ausgang Ihres Treibers FETs mit höherer Spannung hinzufügen, aber dann müssten Sie sich mit dem Timing befassen, um sicherzustellen, dass Sie nicht zwei FETs einschalten, die Ihre Batterie kurzschließen ... Ich empfehle Ihnen dringend, einen Chip mehr zu verwenden die für Ihre Aufgabe geeignet ist, anstatt die, die Sie haben, anzupassen.

Wie wäre es mit einem Frequenzregler: AD9850 DDS, und ich baue meine eigene FET-Ausgangsschaltung, um einen Motor anzutreiben?
@ user45189 Ein Frequenzregler macht in diesem Zusammenhang keinen Sinn.
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