2017年7月15日土曜日

ブラシレスモータのセンサレス制御について考察

ペア数の違いからセンサレス制御が必要になった理由

 今までセンサありのベクトル制御を行っていたのだが、他のブラシレスモータでペア数が多いブラシレスモータに出くわしてしまった。

ペア数が少ないものだと、

 6P4N?なら正弦波4回転で実際は1回転
 24P22N?正弦波88回転で実際は1回転

となる。

ペア数が少ないものならエンコーダ12bitなら1回転4096分解能なので

 4096/360*4 = 2.84分解能/度

これならエンコーダ基準にして問題なかったのだが、

 4095/360*88 = 0.129分解能/度

となるとエンコーダの分解能が最低でも15bit必要だという事になる。

エンコーダ分解能が足りない場合は、

 ホールICが必要

という結果になった。

でもペア数が多いものだとホールIC搭載モデルって見た事ない気がするので

 センサレス制御が必要

という結論になった。


戦略1:内部位置カウンタを用意する。

エンコーダ基準で制御していた場合は、エンコーダ値から単純に次のUVW波形を計算すればよかったけど、それができないので
エンコーダはあくまで脱調してないかのチェック用。
(もし位置ずれしていたとしても分解能が足りてないので正確な位置に戻せないが、、)

やり方として
 Step1.移動量を算出して、回転させる。
 Step2.予想現在位置とエンコーダ値を比較して脱調してないかチェック
 Step3.脱調した時点、もしくは目標位置到達で停止

回転させるときは、VVVF制御ならセンサなしでも回せるけど
ベクトル制御にするなら現在の電流角を把握する必要があり、センサレス制御が登場してくる。

戦略2:センサレス制御を導入するかについて考える

ゼロクロス点は電気角360度中に6点存在する。
1回転するのに電気角で88回転必要なら6*88=528点ある事になる。
このタイミングで位置ずれを検知してすべり角を補正することが可能となるけども、
これが必要かどうか。

今回の場合、
 出力角360度=エンコーダ4096分解能=ゼロクロス点528個

エンコーダ基準にした場合
 4096<31680 p="">
ゼロクロス点(60度)を最小単位にした場合、
 4096>528=多少粗いけどOK

電気角45度を最小単位にした場合、
 4096>704=多少粗いけどOK

電気角8度を最小単位にした場合、
 4096>3960=OK

となる。

電気角8度でエンコーダ角1分解能取れるなら誤魔化してしまえばいいのかななんて思ってみたり。

ちなみに電気角1度は1/360/88度に相当するので問題ない範疇だったりするので。

結果
エンコーダがあるなら電気角最小単位を1だったのを8などに増やしてしまえば何ら問題ない。





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