FOC (PMSM/BLDC) – Start-up und Niedriggeschwindigkeits-Tuning

Was wir tun

Wir bringen sensorlose feldorientierte Regelung (FOC) dazu, sich so zu verhalten, als hätten Sie einen Positionssensor – insbesondere beim Start und bei niedriger Drehzahl, wo Schätzer normalerweise Schwierigkeiten haben. Wir entwickeln robuste Observer, saubere Startsequenzen und eine zuverlässige Übergabelogik, damit Ihr PMSM-/BLDC-Antrieb gleichmäßiges Drehmoment, geringe akustische Geräusche und zuverlässige Restarts liefert.

Ergebnisse, die wir anstreben

• Sicherer Start unter Last ohne Stillstand, Rückschlag oder harte Transienten.
• Stabiles Drehmoment bei niedriger Drehzahl mit minimaler Welligkeit und geringem Cogging.
• Nahtloser Übergang von Open-Loop zu Closed-Loop im sensorlosen Betrieb.
• Erweitertes Betriebsfenster über Temperatur, DC-Bus-Einbruch und Salienz hinweg.
• Klare Fehler-Recovery-Pfade: Loss-of-Sync erkennen und kontrolliert neu starten.

Leistungen

• Observer-Design und Tuning – SMO, MRAS / Luenberger, PLL / Back-EMF, EKF sofern die Budgets es zulassen; Bandbreite-gegen-Rauschen- Abwägungen und Verzögerungskompensation.
• Startsequenzen – initiale Ausrichtung, I–F-Rampe oder Open-Loop V/f, strombegrenzte Rampen und klare Übergabekriterien in den Closed-Loop-Betrieb.
• Low-Speed-Verbesserungen – Hochfrequenz-Injektion (HFI) für Salienz-Tracking, Demodulationsfilter und Anti-Cogging- Feed-Forward.
• Parameteradaption – Rs(T)- und Flussverkettungs-Korrektur, Identifikation von Trägheit/Reibung, DC-Bus-Feed-Forward und Integration von Feldschwächung.
• Ripple und Akustik – SVM-Timing, Dead-Time-Kompensation, MTPA-Biasing, dq-Kreuzkopplungskompensation sowie Notch-/Averaging- Filter für die Drehzahlschätzung.
• Schutz und Recovery – Loss-of-Lock-Erkennung, Stall-Handling, Re-Sync-Strategien sowie Brown-out- und Low-Temperature-Verhalten.
• Daten und Test-Harness – Logging von Schätzern, Strömen, Spannungen und dq-Variablen; skriptgetriebene Sweeps zur Validierung des Betriebsfensters.
• Integration – MCSDK / HAL / LL-Module, ISR-sichere Estimator-Updates und LUTs für Temperatur-/Drehzahlbereiche.

Ihre Lieferobjekte

• Sensorless-Control-Paket: abgestimmte Observer-Parameter, Start-/ Übergabelogik und Sicherheits-Schwellenwerte (Header / CSV plus Notizen).
• Code-Patches: Estimator-Module, HFI-Demodulation (falls verwendet) und Übergabe-Statemachine für CubeIDE / MCSDK (HAL / LL).
• Validierungsreport: Start-Erfolgs-Matrix, Low-Speed-Drehmoment-Plots, Akustik-/Ripple-Kennzahlen und Corner-Case-Ergebnisse.
• Test-Skripte und Logs: reproduzierbare Sweeps (Python / MATLAB) und eine Acceptance-Checkliste.
• Übergabe-Session (60–90 Minuten) – Walkthrough und Q&A mit Ihrem Team.

Technologie-Stack

• Motoren: IPMSM / SPMSM mit Oberflächen- oder Innen-Salienz; BLDC in FOC oder Migration von 6-Step zu FOC.
• Observer: SMO, MRAS / Luenberger, Back-EMF-PLL, EKF; optional HFI (Sinus oder Rechteck) für anspruchsvolle Low-Speed-Spezifikationen.
• Peripherie: TIM1 / TIM8 mit centre-aligned PWM, injizierte ADC- Abtastung synchron zur PWM, DMA-Pipelines, OPAMP / COMP, DFSDM.
• MCUs: STM32F3 / F4 / F7, G4, H7, U5.
• Tooling: X-CUBE-MCSDK, STM32CubeIDE / CubeMX, HAL / LL und FreeRTOS-kompatible Projekte.

Ablauf der Zusammenarbeit

• Discovery (30 Minuten) – Mechanik, Lastprofil und beobachtete Symptome.
• Baseline und Daten – Aufzeichnung von Starts, Low-Speed-Läufen und Estimator-Traces.
• Design und Integration – Observer auswählen, Start-/Übergabelogik implementieren und Low-Speed-Hilfen ergänzen (HFI falls nötig).
• Validierung – Window-Sweeps, Temperatur- und DC-Bus-Corners, plus Abuse-Tests.
• Übergabe – Parameter, Code, Reports und Team-Training.

Was wir von Ihnen benötigen

• Motor-Datenblatt (Polpaare, Rs, Ld / Lq falls bekannt, Ke / Kt), Inverter-Schaltplan und Strommessmethode (Shunt / Hall / LEM).
• DC-Bus-Bereich, PWM-Frequenz, ADC-Sampling-Fenster und geschätzte Trägheit / Reibung, sofern verfügbar.
• Betriebsfenster: min / max Drehzahl und Drehmoment sowie Startbedingungen unter Last.
• KPIs wie z. B. ≥ 99 % Start-Erfolgsquote, Low-Speed-Ripple ≤ X %, Restart-Zeit ≤ Y s.

Beispiel-Pakete

• Sensorless Audit – Root-Cause-Analyse, Observer-/Start-up-Plan und Acceptance-Tests.
• Tuning Sprint – Observer-Tuning plus Start-up-/Übergabe- Integration und erste Validierung.
• Production Hardening – HFI oder fortgeschrittene Low-Speed-Hilfen, wo nötig, Corner-Robustheit, Dokumentation und Training.

Beispielhafte Anwendungsfälle

• E-Bikes und Scooter – Bergstarts ohne Rückschlag und leise Kriechgeschwindigkeiten.
• Robotik / AGV / AMR – präzise Positionierung bei niedriger Drehzahl und sanfte Mikro-Bewegungen.
• Pumpen und Kompressoren – Start unter Last, sag-tolerante Restarts und reduzierte thermische Belastung.
• Lüfter / HVAC – flüsterleiser Betrieb bei niedriger RPM mit stabilem Drehmoment.

FAQ