Управление вентильным(BLDC) двигателем с регенерацией

abuharsky

Прошу меня извинить, я ввел некоторую путаницу, не пояснив где планируется использовать будущее устройство.
Так вот, планируется использовать устройство для создания электровелосипеда, но оно также подойдет для электромобиля, самоходного робота, электроколяски и тд.

В этом случае у нас есть возможность конвертировать энергию торможения, качения(например, при спуске с горы), энергию велосипедиста(в случае с электровелосипедом) конвертировать в электрическую и, тем самым, увеличить запас хода и сильно увеличить эффективность устройста в целом.

Добавлено спустя 6 минут 36 секунд:
2linvinus, дело в том, что при обычной рекуперации в реальных условиях можно запасти лишь около 2% от общей емкости батареи и около 15% при использовании LiFePO4 аккумуляторов(они поддерживают большой ток зарядки, чего не поддерживают другие аккумуляторы, у которых только десятая часть полезной энергии идет на зарядку), в том случае, который Вы описали, я думаю, раз в 10 меньше.

Расчеты и обзорная статья об использовании рекуперации в решении похожей задачи тут (статья на английском, если интересует, могу основные моменты перевести сюда)

linvinus

О! это ближе к делу.
Хотя я уже подумывал отправить вас на форумы электровелосепидистов

Если коротко, то законченной схемы я не встречал

Скорее всего вам придётся всё изучать и разрабатывать самому.
дело в том, что без серьёзной модернизации программы контроллера ничего не получится,
тут одними диодами не обойтись, должна быть
1) чёткая логика переключения транзисторов, чтобы пустить ток в нужном направлении
2) накопительный конденсатор, других накопительных элементов способных принять большой ток я не знаю, хотя, может есть какие нибудь особые трансформаторы
3) схема заряда аккумулятора, которая будет контролировать ток и напряжение заряда.

abuharsky

linvinus писал(а):

О! это ближе к делу.
Хотя я уже подумывал отправить вас на форумы электровелосепидистов

Именно поэтому я не написал вначале

linvinus писал(а):

Если коротко, то законченной схемы я не встречал

Скорее всего вам придётся всё изучать и разрабатывать самому.
дело в том, что без серьёзной модернизации программы контроллера ничего не получится,
тут одними диодами не обойтись

Я тоже не встречал, поэтому и написал здесь. На самом деле, не только здесь написал, но тут наиболее адекватные и умные люди оказались, которые уже дали много полезных советов и направили на путь истинный

.
У меня нет опыта и инструментов для программрования контроллера, поэтому выбрал ардуино, с ним вообще нет проблем, любую программу напишу, впрочем уже есть наброски.

linvinus писал(а):

должна быть
1) чёткая логика переключения транзисторов, чтобы пустить ток в нужном направлении
2) накопительный конденсатор, других накопительных элементов способных принять большой ток я не знаю, хотя, может есть какие нибудь особые трансформаторы
3) схема заряда аккумулятора, которая будет контролировать ток и напряжение заряда.

1) вроде бы это решаемо силами ардуино и некоторым количеством экспериментов;
2) зачем конденсатор?
3) с этим сложнее, нигде нормальной информации не смог найти, есть только упоминания о том, что для зарядки литиевых аккумулятором используется 2 режима: режим постоянного напряжения и режим постоянного тока, но, пока других детайлей найти не удалось, хотя, правда решение этой задачи еще не дошло до самой зарядки.

boez

abuharsky писал(а):

Ну в этом случае напряжение генератора, меняющееся в широких пределах будет пагубно влиять на зарядку аккумулятора. А то и вообще не будет заряжать его, если напряжение генератора будет меньше напряжения аккумулятора.

Вот это неверно. Инвертор подключен напрямую к аккумулятору. Напряжение на его выходе - это напряжение аккумулятора. Оно не может быть никаким другим, оно равно напряжению аккумулятора и никак не может стать больше или меньше, пока аккумулятор подключен. Вот если пытаться его отключить - тогда напряжение или упадет, или наоборот вырастет до непотребных величин. А так - практически можно рассматривать систему "двигатель+инвертор+обратная связь по току" как источник тока, т.е. идеальное зарядное устройство для аккумулятора. Не нужно больше ничего придумывать, нужны только 6 ключей с обратными диодами, датчики тока на фазах (можно на двух из трех) и правильная программа. Да, программа должна контролировать и напряжение - при превышении верхнего порога она должна снижать зарядный ток (путем снижения тормозного момента, либо путем сброса лишней энергии на дополнительный тормозной резистор).

Естественно эти все рассуждения - для скоростей, когда вырабатываемое двигателем напряжение _ниже_ напряжения батареи. Если выше - пойдет неконтролируемый заряд через диоды, даже при закрытых ключах. Но мы вроде этот случай не рассматриваем, это надо сильно разогнаться.

Добавлено спустя 21 минуту 53 секунды:
Прочел статейку про регенеративное торможение. Разумные мысли. Но я считаю, что если торможение получается чисто программно - то почему бы его не реализовать, хотя бы до какого-то уровня мощности - ограниченного батареей? Ну а дальше уже добавлять тормозами если надо.

linvinus

что касается документа,
понятно что всё зависит от элементов схемы, я пока старался рассматривать общий смысл.

В статье речь идёт о 10% это если загонять энергию сразу в аккумулятор, при этом подразумевается что такой заряд не будет длительным.
Если вы рассматриваете конкретный аккумулятор то вам нужно точно знать как его можно заряжать и сколько энергии при этом осядет в аккумуляторе.
т.е. "КПД заряда" например подобно http://caxapa.ru/lib/charge_nimh.pdf (Способы зарядки аккумулятора)
Отсюда и плясать, хотите, делайте простейший диодный мост который будет выпрямлять напряжение и подключите сразу к батарее.
те 10% вы наверное получите.
При этом нужен механизм переключения двигателя между контроллером и этим мостом.

Цитата:

1) вроде бы это решаемо силами ардуино и некоторым количеством экспериментов;
2) зачем конденсатор?
3) с этим сложнее, нигде нормальной информации не смог найти, есть только упоминания о том, что для зарядки литиевых аккумулятором используется 2 режима: режим постоянного напряжения и режим постоянного тока, но, пока других детайлей найти не удалось, хотя, правда решение этой задачи еще не дошло до самой зарядки.

2) это как способ решения проблемы большого тока, буферный элемент
3) Честно говоря я бы не рискнул делать зарядку сразу для 30в аккумулятора лучше треннироваться на маленьких.
Насколько я слышал уж больно хорошо они горят.
Есть и готовые микросхемы для заряда, но скорее всего ничего вам не подойдёт т.к. они рассчитаны на заряд постоянным током, а у вас всё переменное.
Думаю достаточно будет включить схему токоограничитель , т.е. лишнее сбрасывать не землю, но и тут нужно всё обдумать.

Задач много, лучше решать постепенно.

abuharsky

торможение - это полдела, ведь, если мы знаем о вращении педалей(есть датчик), о вращении колеса, то можно получить такие параметры, как ускорение, сила вращения педалей, передаточное число и тд и тп. Знание этих параметров позволяет запрограммировать кучу режимов работы мотора-генератора, ведь при малых нагрузках его можно всегда использовать в качестве генератора(в данном случае генераторная нагрузка должна быть тоже мала), при торможении можно максимально эффективно использовать полученную энергию, мотор же наоборот импользовать в динамическом режиме, при котором его эффективность в совокупности с другими условиями будет максимальна и т.д.

В итоге, можно получить: "экономный", "сбалансировынный", "мощный" режимы.

Добавлено спустя 7 минут 58 секунд:
вот такие аккумуляторы есть в наличие, думаю с их зарядкой будет меньше проблем

linvinus

Я не улавливаю, вы хотите генерировать энергию и во время кручения педалей?
Если когда нибудь с генератором ездили, особенно со старым советским, то наверное хорошо ощущали доп. нагрузку, т.е. получится что не вы едете на велосипеде,
а он едет на вас. эту энергию лучше самому потратить на то чтобы уехать дальше.

abuharsky

потенциально, да, но при условии возможности регулирования нагрузки на генератор, чтобы его влияние было минимальным.

linvinus

Нет, это скорее мечты.
Вспомните про КПД, у каждого элемента в цепи оно не 100%.
Какой смысл тратить энергию человека на заряд аккумулятора ради того чтобы потом вести человека?
Именно по этому никто и не делает.
А вот торможение в любом случае потери, вот их есть смысл собрать, желательно наиболее эффективно.

dccharacter

linvinus писал(а):

Хотя я уже подумывал отправить вас на форумы электровелосепидистов

оффтоп - отправьте меня плз?

linvinus

Вот тема про заряд http://electrotransport.ru/ussr/index.p ... ic=2570.18

Добавлено спустя 38 секунд:
>оффтоп - отправьте меня плз?
не понял? что не так?

Добавлено спустя 1 минуту 44 секунды:
И вот http://www.rcdesign.ru/articles/engines/lipol в том числе о последствиях.

abuharsky

linvinus писал(а):

Нет, это скорее мечты.
Вспомните про КПД, у каждого элемента в цепи оно не 100%.
Какой смысл тратить энергию человека на заряд аккумулятора ради того чтобы потом вести человека?
Именно по этому никто и не делает.
А вот торможение в любом случае потери, вот их есть смысл собрать, желательно наиболее эффективно.

Вообще-то делают вот эти и эти товарищи.
У них особых подробностей нет, но судя по отзывам при движении накатом или с небольших спусков некая малая часть энергии с помощью генератора возвращается обратно.

dccharacter

все так, если знаете нормальный форума - дайте на него ссылку ПЛЗ :-)

abuharsky

LiFePO4 в отличие от других литиевых не взрываются, но, правда, имеют и большую стоимость

linvinus

Ладно, начали оффтопить.
Я сразу сказал это моё личное мнение которое основано на текущих знаниях.
У электро-велосипедистов я обычно пролётом, поэтому ничего более детального сказать не могу.
Русскоязычных тематических форумов встречал не много. для отправной точки можно взять
http://electrotransport.ru
http://www.ebiker.ru/
http://www.skif.biz/index.php?name=Foru ... forum&f=25
http://endless-sphere.com/forums/viewforum.php?f=30

>Вообще-то делают вот эти и эти товарищи.
я ещё учитывал что у вас нет в запасе космических материалов и станочного парка.

Если копать глубже то даже когда мотор-колесно отключено и ничего не генерирует оно будет создавать дополнительную нагрузку (магниты взаимодействуют со статером), так что ездить на электровелосипеде как на обычном велосипеде и заряжать аккумулятор это больше на тренажер похоже а не на транспорт.
Поэтому для меня электро это в первую очередь, а педали в дополнение, чтобы не толкать велосипед. Но могу ошибаться, я на таких не ездил.

roboforum.ru

Управление вентильным(BLDC) двигателем с регенерацией

Кто сейчас на конференции