[amaora 25]

В начале расскажу как измерение делаю сейчас, а после жду отзывов и предложений. Двигатель допустим трехфазный PMSM, но это не сильно важно. Сопротивление обмоток статора порядка ~4 мОм и хочется измерять его с точностью не хуже 10-20%.

Двигатель подключён к мосту из MOSFET ключей (Rdson ~ 0.8 мОм), доступны измерения тока и напряжения на всех фазных выводах. Используется симметричная ШИМ, а выборки значений тока делаются по центру периода, выборки напряжения чуть позже (+1 мкс). Частота ШИМ 28 кГц, разрешение таймера 2940. Величина DeadTime и минимального импульса около 200 нс, в зависимости от схемотехники конкретного контроллера от 70 до ~600 нс.

Измерение сопротивления очевидно производится с помощью известного выражения Rs = U / I. Где, U - вычисляется исходя из напряжения звена постоянного тока и коэффициента заполнения модуляции, I - измеряется непосредственно. Основные погрешности возникают от того, что U известно не точно из-за подавления импульсов малой длительности и неопределённости во время DeadTime. Что делается для компенсации погрешности измерения U?

1) Величина заполнения модуляции поднята по всем фазам на длительность минимального импульса, таким образом исключается нелинейность на малых значениях заполнения;

2) Измерение делается на двух значения тока (20А и 5А) с помощью выражения Rs = (U1 - U0) / (I1 - I0), таким образом исключается постоянная составляющая в U, которая может появится из-за DeadTime;

3) Используются измерения фазных напряжений для восстановления фактической длительности импульсов и компенсации погрешности из-за DeadTime. Схема аналогична интегрированию напряжения в течение периода модуляции, но в моем случае вместо интегратора используется аналоговый RC фильтр (с постоянной времени ~25 мкс) перед АЦП и цифровой КИХ после АЦП, который восстанавливает среднее за период напряжение по двум последовательным выборкам.

 

Допустим напряжение звена постоянного тока 30в. Погрешность измерения Rs без этих компенсаций составила бы (200e-9 / 35e-6) * 30 (В) / (20 - 5) (А) ~ 11 мОм, что неприемлемо много. С компенсацией есть варианты, например когда, используется п.3 и не используется разница доходит до 3 мОм. То есть видимо, одних только п.1 и п.2 недостаточно, а на п.3 я не очень рассчитываю из-за того, что там делается самокалибровка коэффициентов FIR по результатам которой можно судить лишь о дифференциальной точности измерения среднего напряжения, но не по абсолютному значению. Другими словами, достаточно точный результат получается, только когда используются все три пункта.

Точность оцениваю увеличивая ток (40А, 60А, ...) зондирования и уменьшая напряжение звена постоянного тока (15в), если оценка Rs при этом не уходит больше требуемых 10-20%, то считаю измерения достаточно точными. Эталона или средств измерения таким малых сопротивлений у меня нет.

 

Погрешности датчиков тока, температурный дрейф, и другие типичные источники ошибок здесь не рассматриваю, это все в пределах 5%. Температурный дрейф сопротивления обмоток во время измерений тоже не превышает 5%.

 

Изменено 25 февраля пользователем amaora

[A.V.Avtomat 26]

Не понял, в чём вопрос или сомнение?

Метод измерения так себе. Ничто не мешает в "мёртвый' период измерить сопротивление нагретой обмотки правильно, но для этого схемотехникой придётся заняться.

Вы хотите нас подключить к этому занятию? Или Вы хотите иного решения?

[amaora 25]

28 minutes ago, A.V.Avtomat said:

Не понял, в чём вопрос или сомнение?

Узнать кто как решает подобную задачу.

 

29 minutes ago, A.V.Avtomat said:

Ничто не мешает в "мёртвый' период измерить сопротивление нагретой обмотки правильно

Как именно?

[A.V.Avtomat 26]

22 минуты назад, amaora сказал:

Узнать кто как решает подобную задачу.

Как именно?

"Милиомметром" подключённым к ней. "Милиомметр" - разумеется схема, висящая на обмотке.

Я так понимаю, что эту задачу никто не ставил и не решал, Вы - первый.

[HardEgor 87]

В 25.02.2024 в 21:52, amaora сказал:

Эталона или средств измерения таким малых сопротивлений у меня нет.

Поэтому и погрешности у вас странные, прежде чем заниматься темой, всегда с начала покупают эталон или измеритель, потом всё остальное). Как минимум легко можно купить 0.003 Ом 1% собрать мост и уравновесить его, питать импульсами.

[somebody111 1]

Quote

 

Измерение делается на двух значения тока (20А и 5А) с помощью выражения Rs = (U1 - U0) / (I1 - I0), таким образом исключается постоянная составляющая в U, которая может появится из-за DeadTime;

 

 

 

Только так. Никакие компенсации не помогут. Главное условие - постоянный ток. От него все погрешности

Изменено 26 февраля пользователем somebody111

[Stepanov 9]

Из контекста следует, что это надо для определения перегрева обмоток.

Однако такие измерения требуют дополнительных элементов на плате, и результат будет весьма условный поскольку одновременно измеряется и сопротивление всяких контактов на проводе, причем эти контакты имеют термоЭДС. Не проще ли термистор в обмотки вклеить?

[amaora 25]

3 hours ago, Stepanov said:

Из контекста следует, что это надо для определения перегрева обмоток.

Нет. Это измерение сопротивления для использования в модели двигателя в векторном контроллере. Измерять позволено только имеющимися средствами (техфазный мост, измерения тока фаз, измерения фазных напряжений пропущенные через RC-фильтры, напряжение DC звена), без дополнительных инструментов.

[Stepanov 9]

Извините, не вчитался. Тогда вот труды, прямо во вашему вопросу.

Сначала по скорости нарастания тока измеряют индуктивность, а потом по скорости спада тока (в замкнутой на землю фазе) определяют сопротивление.

Детально и без лишней воды это описано в параграфе "4. Method" стр3 (479) в "A Simple Method for Stator Inductance and Resistance.pdf"

Еще есть метод измерения сопротивления фазы через измерение тока и напряжения на ней, но для этого надо добавить датчики напряжения на фазы.

 

Stator resistance identification of PMSM.pdf

A Simple Method for Stator Inductance and Resistance.pdf

++++++++++++++

И очень рекомендую вот этот документ по стендовому определению параметров элмашин, тут описана реализация (уже) стандартных мировых методов.

!Automatic Identification of Machine Parameters for Motor Drives.pdf

[Plain 223]

В 19.05.2024 в 02:39, Stepanov сказал:

в замкнутой на землю фазе

Т.е. парой транзисторов, если не вообще одним пополам с диодом, и при этом у автора нет неискажённых напряжений.

[Stepanov 9]

Напряжения (кроме напряжения звена постоянного тока, т.е. питающего в данном случае) при этом методе не измеряются. И да, измеренное сопротивление это будет суммарное сопротивление всей цепи фазы включая сопротивление двух транзисторов. Но если сопротивление транзисторов и проводников известно (измерено априори например) то его можно вычесть и и получить именно сопротивление обмотки.

[Plain 223]

2 часа назад, Stepanov сказал:

если сопротивление транзисторов и проводников известно

Не известно — измеритель напряжений у автора есть, но не для такой задачи.

[ded2016 5]

On 2/25/2024 at 9:52 PM, amaora said:

Двигатель допустим трехфазный PMSM, но это не сильно важно

 

On 2/25/2024 at 9:52 PM, amaora said:

Двигатель подключён к мосту из MOSFET ключей

 

On 2/25/2024 at 9:52 PM, amaora said:

Частота ШИМ 28 кГц

Вы же понимаете, что при таком способе измерения сопротивление - есть комплексный вектор, для определения которого:

On 2/25/2024 at 9:52 PM, amaora said:

известного выражения Rs = U / I

явно недостаточно.

И та погрешность, которую вы имеете, скорее всего вовсе не погрешность, а влияние реактивности.

Могу порекомендовать вам еще в вашей системе попытаться вычислить угол между током и напряжением, хотя лень считать достаточно ли вам точности для этого в имеющихся вводных.

[amaora 25]

17 hours ago, ded2016 said:

Могу порекомендовать вам еще в вашей системе попытаться вычислить угол между током и напряжением, хотя лень считать достаточно ли вам точности для этого в имеющихся вводных.

У меня есть вычисление тензора импеданса и далее индуктивностей в собственных DQ осях на переменном токе частотой порядка 1-3 кГц. Побочно там оценивается и активная составляющая, но это не то, что нужно. Относительно замера на постоянном токе эта оценка обычно сильно завышена т.к. включает в себя и магнитные потери.

А погрешность на постоянном токе возникает от неопределённости напряжения во время DeadTime. Влияние пульсации тока от ШИМ не надо учитывать, ведь оценка Rs делается для того чтобы использовать это значение в обычном режиме работы двигатель/генератор, где так же используется ШИМ.

Пока не везде есть возможность компенсировать DeadTime путём измерения фазных напряжений через RC фильтры подходящих номиналов.

[somebody111 1]

Quote

Пока не везде есть возможность компенсировать DeadTime путём измерения фазных напряжений через RC фильтры подходящих номиналов.

Достаточно мерить очень быстро и усреднять по периоду ШИМа. Никаких сторонних фильтров. У меня получается намерить точно 0.005 Ом. Меньше не получается - где-то ошибка в программе или что-то не учитываю😀

Quote

У меня есть вычисление тензора импеданса и далее индуктивностей в собственных DQ осях на переменном токе

На неподвижном двигателе?

Изменено 29 августа пользователем somebody111