มีความถี่ PWM ในอุดมคติสำหรับมอเตอร์แปรงถ่านหรือไม่?

ฉันจะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อสร้างสัญญาณ PWM สำหรับควบคุมมอเตอร์ ฉันเข้าใจวิธีการทำงานของ PWM และรอบการทำงานอย่างไรก็ตามฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับความถี่ในอุดมคติ ฉันยังไม่มีมอเตอร์ของฉันดังนั้นฉันจึงไม่สามารถทดสอบและค้นหามันได้

ฉันจะไม่เปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเพียงเวลาที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ดังนั้นฉันจะถือว่าการตอบสนองเชิงเส้น? ที่หน้าที่ 10% และอุปทาน 24 V มันจะทำงานที่ความเร็ว 15 RPM หรือไม่

ถ้ามันสร้างความแตกต่างฉันจะรวมการตั้งค่า ฉันกำลังวิ่ง 24 V โดยตรงไปยัง H-bridge ที่ควบคุมมอเตอร์ เห็นได้ชัดว่าฉันมีหมุด PWM สองตัวที่เดินจาก MCU ไปยังประตูของทั้งสองเปิดใช้งาน MOSFETS

แก้ไข: ขออภัยลิงค์ดูเหมือนจะไม่ทำงาน ฉันเดาว่าไฟร์วอลล์ในที่ทำงานไม่ชอบ imgur รูปภาพแสดงกราฟของ RPM และแรงดันไฟฟ้า มันเป็นเส้นตรงจาก 50 RPM ที่ 8 V ถึง 150 RPM ที่ 24 V.

ในระยะสั้น:

คุณมีการควบคุมเชิงเส้นของ'ความเร็ว'โดยใช้สัญญาณ pwm ตอนนี้ความถี่ของสัญญาณนั้นจะต้องสูงพอที่จะให้มอเตอร์ DC ของคุณผ่านองค์ประกอบ DC ของสัญญาณ PWM ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยเท่านั้น คิดว่ามอเตอร์เป็นฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ หากคุณดูฟังก์ชั่นการถ่ายโอนหรือความสัมพันธ์ของความเร็วเชิงมุมกับแรงดันไฟฟ้านี่คือสิ่งที่คุณมี:

นี่คือรูปแบบการสั่งซื้อครั้งแรกของมอเตอร์กระแสตรงหรือเพียงแค่ตัวกรองความถี่ต่ำที่มีความถี่การตัดfc=

ที่คือเวลาของมอเตอร์คงที่ ดังนั้นตราบใดที่ความถี่ของคุณสูงกว่าทางลัดมอเตอร์ของคุณจะเห็นเฉพาะส่วน DC หรือค่าเฉลี่ยของสัญญาณ PWM และคุณจะมีความเร็วที่สอดคล้องกับ PWM หน้าที่กระบอกสูบ แน่นอนว่ามีการแลกเปลี่ยนบางอย่างที่คุณควรพิจารณาหากคุณไปด้วยความถี่สูง ...$\tau$

เรื่องยาว:

$\tau=10ms$

$k=1$

$3\tau$

$3\tau=30ms$

$0.1\tau=1ms$

$f_s\geq \frac{5}{2\pi\tau}$

นี่เป็นเพียงคำอธิบายทางทฤษฎีเกี่ยวกับวิธีการเลือกความถี่ PWM หวังว่ามันจะช่วย!

มอเตอร์ของคุณมีแนวโน้มที่จะลดลงเนื่องจาก 150 รอบต่อนาทีเป็นเพียง 2.5 รอบต่อวินาที ที่ 50 รอบต่อนาทีมอเตอร์ของคุณจะต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งวินาทีในการปฏิวัติครั้งเดียว

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วสวิตช์ใน h-bridge ของคุณจะไม่กระจายพลังงานมากเมื่อพวกเขาอยู่บน (เป็นศูนย์โวลต์) หรือเมื่อพวกเขาถูกปิด พวกมันมีทั้งแรงดันและกระแสอยู่เฉพาะเมื่อสวิตช์ดังนั้นความถี่ในการสลับที่สูงกว่าหมายถึงความร้อนใน FET ของคุณมากขึ้น

อยู่ในช่วง 5-20 KHz และคุณอาจจะปลอดภัย หากคุณลดลงไปมากเกินไประลอกปัจจุบันของมอเตอร์ (และแรงบิดระลอก) อาจสังเกตได้ แต่คุณสามารถทดลองกับสิ่งนี้ได้ สูงขึ้นมากเกินไปและคุณจะทำให้สวิตช์ของคุณร้อนขึ้น คุณอาจต้องการไปยังจุดสิ้นสุดที่สูงกว่าเพื่อให้พ้นช่วงเสียง

มอเตอร์ที่ใช้งานได้จริงจะทำงานคล้ายกับตัวต้านทานและตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมกับมอเตอร์จริง เพื่อการทำงานที่มีประสิทธิภาพคุณต้องสลับการเชื่อมต่อระหว่างมอเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟและตัดให้สั้น ในขณะที่มอเตอร์เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสจะกลายเป็นบวกมากขึ้น เมื่อ shorted มันจะกลายเป็นลบมากขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลงอย่างเห็นได้ชัดหากกระแสสวิทช์กระแสไฟฟ้าเนื่องจากมอเตอร์จะใช้ส่วนหนึ่งของแต่ละรอบเพื่อพยายามต่อสู้กับสิ่งที่มันทำในส่วนอื่น ๆ โดยอัตโนมัติ

จากมุมมองของมอเตอร์ประสิทธิภาพจะดีที่สุดเมื่ออัตรา PWM สูงที่สุด สองปัจจัย จำกัด อัตรา PWM ที่เหมาะสมอย่างไรก็ตาม:

1. มอเตอร์หลายตัวมีตัวเก็บประจุควบคู่ไปกับพวกมันเพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทุกรอบของ PWM จะต้องชาร์จและคายประจุนั้นเพื่อสิ้นเปลืองพลังงานเต็มที่ การสูญเสียที่นี่จะเป็นสัดส่วนกับความถี่

2. สวิตช์ H-bridge จำนวนมากใช้เวลาพอสมควรในการสลับ ในขณะที่พวกเขากำลังสลับพลังส่วนใหญ่ที่เข้ามาในพวกเขาจะสูญเปล่า เมื่อระยะเวลาในการเปิดและปิด PWM ลดลงไปจนถึงจุดที่สะพานใช้เวลาส่วนใหญ่ในการสลับเวลาที่ใช้งานหรือไม่ทำงานการสูญเสียการสลับจะเพิ่มขึ้น

สิ่งที่สำคัญที่สุดคืออัตรา PWM นั้นเร็วพอที่มอเตอร์จะไม่ต่อสู้ การก้าวไปเร็วกว่านั้นจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์บ้าง แต่ค่าใช้จ่ายในการเพิ่มความสูญเสียดังกล่าวข้างต้น ให้มีไม่มากเกินไปความจุขนานโดยทั่วไปจะมีช่วงความถี่ค่อนข้างใหญ่คือการสูญเสีย PWM น้อยที่สุดและมอเตอร์กระแสไฟฟ้ายังคงไปข้างหน้า; ความถี่ที่อยู่ใกล้ช่วงกลางของช่วงนั้นน่าจะดีที่สุด แต่สิ่งใดก็ตามที่อยู่ในช่วงนั้นควรจะเพียงพอ

ฉันออกแบบและทำงานกับระบบควบคุมความเร็ว / ความเร็วตำแหน่ง PWM ที่ขับมอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงถ่านจำนวน 16 ตัวมาหลายปีแล้ว เรากำลังซื้อจาก Mabuchi ผู้ขายมอเตอร์ 350M ต่อปีในเวลานั้น พวกเขาแนะนำความถี่ PWM 2 kHz ซึ่งนับรวมกับคำแนะนำจากแหล่งอื่น ๆ รวมถึงเครื่องบิน R / C ของเวลา เรามีผลลัพธ์ที่ดีและฉันใช้มันตั้งแต่

มีทฤษฎีที่ความถี่สูงกว่า 20 kHz หมายถึงไม่มีเสียงหวีดร้อง / เสียงรบกวน แต่เราพบว่าไม่เป็นความจริง ฉันไม่รู้ฟิสิกส์ที่แท้จริงของมัน แต่มีการเคลื่อนไหวทางกลที่คุณได้ยิน ฉันไม่ว่าจะถูกหรือผิดจะเป็นฮาร์โมนิกย่อย (วลีที่ถูกต้อง?) ของความถี่ในขณะที่ขดลวดหรือส่วนประกอบพยายามเคลื่อนที่ที่ความถี่สูงเล็กน้อย แต่ไม่ทัน ฉันมีที่ชาร์จโทรศัพท์มือถือที่บ้านซึ่งฉันสามารถได้ยินเสียงผิวปากอย่างชัดเจนและฉันรู้ว่าออสซิลเลเตอร์ PWM ของพวกเขาทำงานได้ดีกว่า 100 kHz (ในความเป็นจริงฉันมักจะปิดหนึ่งในครัวเมื่อเดินผ่านมันเพราะฉันได้ยินเสียงนกหวีดสูงขึ้น 'ไม่โหลด' เมื่อไม่มีการเชื่อมต่อโทรศัพท์ฉันยังได้ยินเสียงหยดเพื่อเงียบและลดลงเมื่อเสียบโทรศัพท์ครั้งแรก .)

บางครั้งเป็นที่พึงปรารถนาที่จะอยู่เหนือความถี่เสียง (20KhZ) หากมอเตอร์และไดรเวอร์รองรับ หากบุคคลนั้นได้ยินเสียงนั้นความถี่เสียงแหลมสูงคงที่น่ารำคาญ คนที่อายุน้อยกว่าสามารถได้ยินได้หลังจากอายุ 40 ปี