Проект "MaxController"

[AlexPFR]

Непонятно, почему такое возбуждение от котроллера с синусным управлением. Пока ШИМ-синтез синусоиды  напряжения на МК будет осуществляться через индуктивность обмоток МК  не стоит ждать хорошего КПД двигателя. Nicolas в свое время делал синус-контроллер и получил КПД звена "контроллер-мотор " 80%. Не айс, однако.
Решение  с DC-DC вольтдобавкой, которое реализовал FAS_r7 на своем электролигераде, гораздо интересней, ИМХО. Если бы его еще модифицировать  в виде "электронной коробки передач" с помощью котроллера был бы совсем айс.

[nikvic]

Непонятно, почему такое возбуждение от котроллера с синусным управлением. Пока ШИМ-синтез синусоиды  напряжения на МК будет осуществляться через индуктивность обмоток МК  не стоит ждать хорошего КПД двигателя. Nicolas в свое время делал синус-контроллер и получил КПД звена "контроллер-мотор " 80%. Не айс, однако.
Решение  с DC-DC вольтдобавкой, которое реализовал FAS_r7 на своем электролигераде, гораздо интересней, ИМХО. Если бы его еще модифицировать  в виде "электронной коробки передач" с помощью котроллера был бы совсем айс.

Начну с конца.
1/ Никакие е-КПП невозможны. 
2/ КПД зависит от режима, читай - от момента и оборотов. 80% - ооочень хорошо для наших мелких моторов.
3/ Во всех режимах КПД мотора с синус-контроллером выше КПД мотора с "прямым" контроллером.

[AlexPFR]

1.В "Электронной коробке передач" кавычки поставлены не зря. Имелось в виду максимальный ток при основном напряжении батарейки,  меньший максимальный ток в варианте с вольт-добавкой.
2. Имелся в-виду максимальный КПД разумеется. Для киловаттного китайского МК  КПД равен 84-85%, с учетом кпд контроллера 83%.
3. При ШИМе с индуктивным накопителем в виде обмотки с сердечником из железного ламината на частоте шима 10-15 кГц потери в сердечнике возрастают в 2 раза, в основном за счет вихревых токов. Так что ваше смелое утверждение, вообще говоря, неверно, особенно, что касается "всегда". Экспериментальные результаты Nicolas'a (КПД 80% на синусе) подтверждают это.

[nikvic]

1.В "Электронной коробке передач" кавычки поставлены не зря. Имелось в виду максимальный ток при основном напряжении батарейки,  меньший максимальный ток в варианте с вольт-добавкой.
2. Имелся в-виду максимальный КПД разумеется. Для киловаттного китайского МК  КПД равен 84-85%, с учетом кпд контроллера 83%.
3. При ШИМе с индуктивным накопителем в виде обмотки с сердечником из железного ламината на частоте шима 10-15 кГц потери в сердечнике возрастают в 2 раза, в основном за счет вихревых токов. Так что ваше смелое утверждение, вообще говоря, неверно, особенно, что касается "всегда". Экспериментальные результаты Nicolas'a (КПД 80% на синусе) подтверждают это.

1/ Тогда следует использовать иной термин, е-КПП "забит" в ином значении.

2/ Максимальный КПД малоинтересен. Теоретически он реализуется при оборотах, близких к свободным, с почти нулевым моментом. У "прямоугольного" управления его максимум менее 92%, у синусового - 100% как предел. И, похоже, китайские киловаттники  используют синусовые контроллеры.

3/Обычный ШИМ не использует вспомогательных индуктивностей. Не нужны они и для синусного. Отличия в логике минимальны: обычный старается сохранить фазное напряжение  (фактически -  комбинацию фазных тока и напряжения), синусовый - сделать фазный ток пропорциональным противоЭДС.

[AlexPFR]

2. Похоже максимальный КПД малоинтересен только вам, мне, да и не только мне, он очень интересен. Причем, имеется в виду не теоретический, а экспериментальный, из непосредственных измерений или из спецификаций производителя (максимальное значение  КПД в зависимости от числа оборотов мотора и тока нагрузки). У меня нет информации, что китайские киловатники используют синусные контроллеры. Очень в этом сомневаюсь.
3. Ни о каких вспомогательных индуктивностях речь и не шла. Речь шла о том, что если ты используешь ШИМ-  управление для МК(например, для синтеза синуса, да и просто так), то будь готов к тому, что потери в железе статора возрастут в 2 раза.

[nikvic]

3. Ни о каких вспомогательных индуктивностях речь и не шла. Речь шла о том, что если ты используешь ШИМ-управление для МК(например, для синтеза синуса, да и просто так), то будь готов к тому, что потери в железе статора возрастут в 2 раза.

В два раза - от какого уровня?

В МК - обыкновенное трансформаторное" железо, электрическая частота - около 50гц. Однако 15Кгц ШИМа пусть Вас не пугают: "пляски" тока на этой частоте в пределах нескольких %% от его  среднего текущего значения.

[zap]

3. Ни о каких вспомогательных индуктивностях речь и не шла. Речь шла о том, что если ты используешь ШИМ-  управление для МК(например, для синтеза синуса, да и просто так), то будь готов к тому, что потери в железе статора возрастут в 2 раза.

Обычный контроллер с блочным управлением ровно так же использует ШИМ. Так что все Ваши замечания по поводу потерь в сердечнике мимо кассы - потери в сердечнике одинаковые при обоих типах управления.

[zap]

Единственный китайский контроллер с синусом, который я видел - для станков с ЧПУ, с нарисованными слониками. Вот такие.

Китайцы используют термин SPWM - sinusoidal PWM.

[AlexPFR]

2 nikvic and  zap.

1. В два раза больше по сравнению с потерями   при 50 Гц.
http://www-personal.engin.umd.umich.edu/~chrismi/publications/2008_44_8_IEEE_TMAG_Iorn_loss.pdf
2. По поводу нескольких процентов и мимо кассы. Это чья картинка для фазного тока МК?
15 кГц ШИМ меня нисколько не пугают, я отношусь к этому как к неизбежному злу, например, к плохой погоде. Просто это тот фактор, который надо учитывать, когда речь идет о КПД МК и по возможности избегать использование его там, где дополнительные потери нежелательны. Хороший пример - "повышайка" FAS_r7

[nikvic]

2 nikvic and  zap.
2. По поводу нескольких процентов и мимо кассы. Это чья картинка?

Это - картинка для ненагруженного МК, там сплошные потери при малом токе

Всё-таки есть и формулы для LR-цепочек и их характерного времени. Для наших МК это время << 1сек/15000.

[AlexPFR]

Любые сглаживающие RC, RL, LC  и RLC фильтры, они же фильтры высоких частот, они же lowpass filters, сглаживают напряжение, но отнюдь не ток.

[nikvic]

Любые сглаживающие RC, RL, LC  и RLC фильтры, они же фильтры высоких частот, они же lowpass filters, сглаживают напряжение, но отнюдь не ток.

Гм, разумеется. Речь идёт о колебаниях тока в фазе - вот она зависит от R,L обмток.

Кстати, в
http://www-personal.engin.umd.umich.edu/~chrismi/publications/2008_44_8_IEEE_TMAG_Iorn_loss.pdf, если я правильно понимаю, сами потери оцениваются в пределах 20ватт для двухкиловаттника.
Стало скучно.

[zap]

2 nikvic and  zap.

1. В два раза больше по сравнению с потерями   при 50 Гц.
http://www-personal.engin.umd.umich.edu/~chrismi/publications/2008_44_8_IEEE_TMAG_Iorn_loss.pdf

Вдвое выше потери у синусоидального ШИМ по сравнению с чисто-синусоидальным питанием, а не с блочным управлением (про блочное управление в статье вообще ничего нет). Кто бы спорил, лучше быть богатым и здоровым, чем бедным и больным, но у нас выбор-то несколько иной. Чисто-синусоидального источника у нас есть, вот и приходится колхозить из того что есть. Далее, там 50гц это частота синусоиды, а частота ШИМ там 1кГц.

2. По поводу нескольких процентов и мимо кассы. Это чья картинка для фазного тока МК?

Это картинка тока при блочном управлении. И что из этого?

15 кГц ШИМ меня нисколько не пугают, я отношусь к этому как к неизбежному злу, например, к плохой погоде. Просто это тот фактор, который надо учитывать, когда речь идет о КПД МК и по возможности избегать использование его там, где дополнительные потери нежелательны. Хороший пример - "повышайка" FAS_r7

Если Вы посмотрите в своём pdf'е график 4, то увидите, что потери в сердечнике падают, хоть и несущественно, с увеличением частоты. Также для интереса гляньте график 12, там тоже приведена зависимость потерь в сердечнике от частоты. И в Заключении там написано дословно:

For sinusoidal PWM power supply, the results show that switching frequency has little effects on the eddy-current loss.

[nikvic]

Если Вы посмотрите в своём pdf'е график 4, то увидите, что потери в сердечнике падают, хоть и несущественно, с увеличением частоты. Также для интереса гляньте график 12, там тоже приведена зависимость потерь в сердечнике от частоты. И в Заключении там написано дословно:

For sinusoidal PWM power supply, the results show that switching frequency has little effects on the eddy-current loss.

И это естественно: при повышении частоты ШИМ увеличивается коэффициент потерь перемагничивания, но уменьшается амплитуда колебаний тока.

[AlexPFR]

zap, из вашей картинки следует, что "пляски" тока от работы ШИМ отнюдь не несколько процентов. Ну да, для блочного управления (а я использовал выражение "да и просто так", ну и что?)

В приведенной статье  не рассматривается киловаттное китайское колесо, это верно.
Но качественные выводы из нее можно применить и к нему. А именно:
1.Использование ШИМ-синтеза синусоиды вместо чистой синусоиды увеличивает потери от вихревых токов (которые вносят основной вклад в потери сердечника) более чем в 2.3 раза.
2. В диапазоне  от 1 до 20 кГц с увеличением частоты ШИМ потери немного снижаются -  с 2.46 до 2.37 раз по сравнению с чистой синусоидой. И объясняется почему снижаются. И совсем не увеличением коэффициента потерь перемагничивания и уменьшением амплитуды колебаний тока.
Что касается количественных выводов, применительно к китайскому киловаттнику, то это конечно сделать труднее, разные магнитные системы и железо.

Останусь при своем мнении: ШИМ управление МК с использованием обмоток железного статора как накопительной индуктивности - это неизбежное зло, заметно снижающее КПД  мотора. С точки зрения КПД использование вольт-добавки на высоких скоростях вращения МК (когда величина противоэдс достаточно велика, поэтому необходимости в ШИМе нет и контроллер только переключает фазы) лучше, чем ШИМ -синтезированная синусоида.
Никаких экспериментальных данных, опровергающих эту точку зрения я пока не нашел.

[mevial]

Никаких экспериментальных данных, опровергающих эту точку зрения я пока не нашел.

А вот мы Жеку и попросим сравнить потребление на меандре и синусе, на максимальных для меандра скоростях(на синусе чуть выше выходит), без повышайки и опережения.

[nikvic]

В приведенной статье  не рассматривается киловаттное китайское колесо, это верно.
Но качественные выводы из нее можно применить и к нему. А именно:
1.Использование ШИМ-синтеза синусоиды вместо чистой синусоиды увеличивает потери от вихревых токов (которые вносят основной вклад в потери сердечника) более чем в 2.3 раза.

==Так Вы и не отреагировали на замечание (дважды) - от какого уровня?==

Останусь при своем мнении: ШИМ управление МК с использованием обмоток железного статора как накопительной индуктивности - это неизбежное зло, заметно снижающее КПД  мотора. С точки зрения КПД использование вольт-добавки на высоких скоростях вращения МК (когда величина противоэдс достаточно велика, поэтому необходимости в ШИМе нет и контроллер только переключает фазы) лучше, чем ШИМ -синтезированная синусоида.
Никаких экспериментальных данных, опровергающих эту точку зрения я пока не нашел.

Есть теоретическое. Оно заключается в том, что чисто тепловые потери при блочном управлении заметно больше, чем для синуса при всех  режимах (это устанавлиивается "институтским" интегрированием).
В частности, максимальный КПД для блочного управления в идеальном случае менее 92%.

Поэтому трудно ожидать, что кто-то соберёт стенд только для того, чтобы разубедить Вас.

   На приведённом графике фазного тока хорошо видно его уменьшение к моменту максимальной противоЭДС - при бОльших значениях для малых пЭДС. Это и есть потери КПД, ибо мгновенная  полезная мощность равна произведению тока на пЭДС.

[zap]

zap, из вашей картинки следует, что "пляски" тока от работы ШИМ отнюдь не несколько процентов. Ну да, для блочного управления (а я использовал выражение "да и просто так", ну и что?)

А при чём тут "пляски" тока вообще? Ну да, потери выше в 2.46 раз - на чистом синусе потери от перемагничивания будут 0.5%, на ШИМованном синусе - больше процента. Ой ужас какой.

1.Использование ШИМ-синтеза синусоиды вместо чистой синусоиды увеличивает потери от вихревых токов (которые вносят основной вклад в потери сердечника) более чем в 2.3 раза.

Ну и где Вы возьмёте чистую синусоиду при батарее постоянного тока? Поставите инвертор? Так в инверторе такая же катушка стоит, и ровно так же в ней теряется КПД, причём даже сильнее чем просто в статоре двигателя.

Останусь при своем мнении: ШИМ управление МК с использованием обмоток железного статора как накопительной индуктивности - это неизбежное зло, заметно снижающее КПД  мотора. С точки зрения КПД использование вольт-добавки на высоких скоростях вращения МК (когда величина противоэдс достаточно велика, поэтому необходимости в ШИМе нет и контроллер только переключает фазы) лучше, чем ШИМ -синтезированная синусоида.

Чушь. Ну повысите Вы напряжение, после этого что, отпадёт необходимость в ШИМе что-ли? Всё равно ШИМ присутствует в любом велоконтроллере, сделанном по любой схеме, работающего от любого напряжения, хоть повышенного, хоть нет. Мы-то здесь говорим совсем о другом - синусоидальное ШИМ управление лучше, чем блочное ШИМ управление.