Jump to content
Ilja Bondarev

Аналоговая схема векторного управления синхронным электродвигателем

Recommended Posts

1 час назад, Ilja Bondarev сказал:

Надо ли это понимать как намек на то, что о разрядке этих емкостей нужно озаботиться?

Я имел в виду, что нижние ключи в отличие от верхних можно держать открытыми сколько угодно, не опасаясь за разряд конденсаторов "бутстрепа".

Если речь об игрушке или о детском "настоящем" электромобиле, я бы для начала выбрал первое. Для машины помощнее и с возможностью потратить больше времени на доводку, опираясь на полученный опыт, возможно, второе.

На всякий случай, пожалуйста, не считайте написанное мнением профи по управляемым электроприводам.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/14/2020 at 5:23 AM, J_Ohm said:

... фазного напряжения, угол которого относительно тока должен меняться в результате векторного управления ...

Угол между током и напряжеием будет 0 в условиях резонанса, т.е. имея задаточное значение тока в виде сигнала напряжения можно, поддерживая условия резонанса в цепи с нагрузкой, иметь ток в нагрузке без  сдвига по фазе к напряжению. Да и напряжения для получения того же тока нужно прикладывать меньше, чем в условиях фазового сдвига между током и напряжением. Вот только поддержание условий резонанса на меняющихся частотах порядка десятков герц есть задача, мягко говоря, не тривиальная. Варикапов необходимой емкости нет, создать их основываясь на барьерной емкости p-n перехода, наверное, нереально, слишком большие получатся.

Возможно ли тут какое нибудь решение на основе импульсной техники?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Приглашаем на вебинар «Новинки и уникальные решения Molex. На что обратить внимание и почему»

15 апреля приглашаем на вебинар, который будет интересен разработчикам и инженерам-схемотехникам, интересующимся тенденциями рынка, новыми перспективными решениями для соединений «провод-провод», «провод-плата», «плата-плата». Для инженеров КИПиА и IT будут освещены уникальные решения Molex для «удлинения» интерфейсов HDMI, DisplayPort и USB даже в условиях сильного зашумления, а также семейство бесконтактных датчиков Contrinex. Помимо этого, будет уделено внимание дальнейшему развитию направления антенн, где Molex имеет ряд интересных и уникальных решений.

Подробнее

4 hours ago, J_Ohm said:

Ключевой мост и есть такое решение.

Но он никак не влияет на реактивную компоненту. Да, ток с помощью ШИМ регулируемого напряжения можно сформировать, но от сдвига по фазе между током и напряжением не избавиться.

5 hours ago, J_Ohm said:

Пока крокодил Гена (источник питания) большой и сильный (напряжение в избытке), а Чебурашка (индуктивное сопротивление) маленький, то Гене нести Чебурашку с вещами нетрудно, он и говорит: "Это ты здорово придумал."
Раздуйся Чебурашка до размеров самого Гены:o, то, очевидно, мы такого одобрения идеи таскать Чебурашку (реактивную энергию) не услышим.

Т.е. смысл  в том что, в условиях резонанса можно совершить ту же полезную работу распологая источником питания с меньшим напряжением, чем это было бы необходимо в ситуации ощутимой нескомпенсированной реактивной составляющей. Ну и конечно Джоулево тепло от "таскания" реактивной энергии тоже не стоит забывать, хотя это зло поменьше того, что напряжение источника питания приходится делать больше. Я, конечно, понимаю что в век импульсной техники и напряжение поднять не велика проблема, да и просто можно подключать конденсатор, компенсируя частично или полностью (только в одной рабочей точке) индуктивное сопротивление. Но это полумеры, правда действенные, хотя и не на все 100%. Так что, не то чтобы жить невозможно без резонанса в цепях с индуктивностью, но устройство или метод, позволяющий его создавать в широком интервале низких частот (десятки и сотни Гц), нашли бы свое применение.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 часов назад, Ilja Bondarev сказал:

Но он никак не влияет на реактивную компоненту.

Он ее компенсирует. Но вы, похоже, не поняли: электронную регулируемую емкость тоже можно реализовать на отдельном ключевом мосте с электролитическим конденсатором в шинах вместо питания. Он сделает компенсацию реактивности наглядной и поднимет напряжение за счет стойкости своих ключей. И все лишнее Джоулево тепло будет тогда выделяться тоже в нем. Никакого чуда.

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Выбираем преобразователь для портативных устройств

Портативные устройства могут различаться по типам элементов питания, а также по разным функциям. В статье на примере 3-х устройств демонстрируется, как многоканальные SIMO-преобразователи помогают эффективно реализовывать потенциал системы питания и первичного элемента, а также гибко подстраиваться под требуемый функционал.

Читать статью

On 2/19/2020 at 11:09 PM, J_Ohm said:

Но вы, похоже, не поняли: электронную регулируемую емкость тоже можно реализовать на отдельном ключевом мосте с электролитическим конденсатором в шинах вместо питания.

Довольно толстое подозрение,  что с помощью импульсного подключения емкости можно регулировать ее эффективное значение, у меня было, потому и вопрос. Правда в сети об этом как то почти ничего - по русски нашел только одну статью, по английски ничего, если не считать всевозможных PFC (power factor correction) схем. Совсем не понятно зачем для регулируемой емкости полный мост? Может посоветуете что то конкретное почитать где этот вопорос доходчиво обьясняется.

On 2/19/2020 at 11:09 PM, J_Ohm said:

Он сделает компенсацию реактивности наглядной и поднимет напряжение за счет стойкости своих ключей.

К сожалению, мой уровень знаний не позволяет  осмыслить изложение в столь краткой и емкой форме. Был бы признателен за набросок  схемы. Как управлять емкостью для достижения условия резонанса, т.е. отсутствия сдвига по фазе между током и напряжением в нагрузке?

 

On 2/19/2020 at 11:09 PM, J_Ohm said:

И все лишнее Джоулево тепло будет тогда выделяться тоже в нем.

В условиях резонанса никакого "лишнего" Джоулева тепла не должно быть вообще, т.к. реактивные компоненты напряжений компенсируют друг друга (емкостная индуктивную) и реактивного тока не возникает и соответственно ничего лишнего нигде выделиться не может. Вроде бы так?

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Ilja Bondarev сказал:

Совсем не понятно зачем для регулируемой емкости полный мост?

С ним по-моему проще на переменном токе. Требуется одна рабочая емкость.

4 часа назад, Ilja Bondarev сказал:

Как управлять емкостью для достижения условия резонанса, т.е. отсутствия сдвига по фазе между током и напряжением в нагрузке?

А вот это вот не получится никак. Только отсутствие сдвига у первого моста и сдвиг 90о у фазокомпенсирующего. Питание схемы управления вторым мостом очевидно плавающее. Сомнительная идея в общем.

2-bridges.PNG.7e96527d8e6268b8f5ec89110ce51000.PNG

Лучше использовать чуть более высоковольтные ключи и питание в одном мосте чем создавать для псевдорезонанса реактивное напряжение вторым.

4 часа назад, Ilja Bondarev сказал:

и реактивного тока не возникает

В компенсирующей схеме от него никуда не деться, а это потери.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 2/27/2020 at 8:02 PM, J_Ohm said:

Лучше использовать чуть более высоковольтные ключи и питание в одном мосте чем создавать для псевдорезонанса реактивное напряжение вторым.

Это означает обычную мостовую схему с конденсатором включенным параллельно источнику питания?

Т.е. то от чего хочется уйдти, а и менно не поднимать напряжение источника питания для преодоления индуктивного сопротивления нагрузки, что можно сделать только в условиях резонанса. Ну вот делают же вот так:huh:

On 2/27/2020 at 8:02 PM, J_Ohm said:

С ним по-моему проще на переменном токе. Требуется одна рабочая емкость.

И что коммутируя одну диагональ  ШИМ сигналом разной заполненности будем иметь разную (зависящую от этой заполненности) эффективную емкость?  Почитать бы как это работает и работает ли вообще?.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Ilja Bondarev сказал:

с конденсатором включенным параллельно источнику питания?

Если речь о правом мосте, плавающий источник питания предполагается только для схемы управления. Конденсатор должен получать заряд в процессе работы.

Резонанс слишком ненадежен при изменении cos φ двигателя. Прирост напряжения может составлять от десятка % до нескольких сотен. В первом случае мало проку, во втором без высоковольтных транзисторов в "компенсаторе индуктивности" все равно не обойтись.

2 часа назад, Ilja Bondarev сказал:

Почитать бы как это работает и работает ли вообще?

 Вот бы узнать... Можно поэкспериментировать в симуляторе. В LTspice, например. Он как бумага все стерпит и бесплатен.

Share this post


Link to post
Share on other sites
53 minutes ago, J_Ohm said:

Резонанс слишком ненадежен при изменении cos φ двигателя.

Никакого изменения cos φ  двигателя в условиях резонанса не будет,  весь смысл  резонанса в том что cos φ при нем равен 1 - ток и напряжение в фазе, индуктивное сопротивление скомпенсировано емкостным.

 

1 hour ago, J_Ohm said:

без высоковольтных транзисторов в "компенсаторе индуктивности" все равно не обойтись.

Но это не очень принципильная (или веренее сказать не столь неразрешимая) проблема. Транзисторы есть и на киловольты и даже есть без обратных встроенных диодов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
45 минут назад, Ilja Bondarev сказал:

Никакого изменения cos φ  двигателя в условиях резонанса не будет

Это если снаружи цепи с двигателем смотреть. А нескомпенсированный двигатель сам по себе имеет cos φ от десятых долей единицы и до чуть менее целой, от коего параметра и зависит обратно умножение напряжения при резонансе.

Share this post


Link to post
Share on other sites
26 minutes ago, J_Ohm said:

Это если снаружи цепи с двигателем смотреть.

А как же на него еще смотреть? Не пытаться же в провода залезть, притворившись электроном:shok:.

36 minutes ago, J_Ohm said:

А нескомпенсированный двигатель сам по себе имеет cos φ от десятых долей единицы и до чуть менее целой, от коего параметра и зависит обратно умножение напряжения при резонансе.

Можно и так сказать. Правда максимум напряжения будет определяться из соотношения LI2 = CU2

Share this post


Link to post
Share on other sites

Занялся практической реализацией гистерезисного регулятора тока и сразу по своей неопытности столкнулся с одной проблемой...

On 2/7/2020 at 6:04 PM, J_Ohm said:

Для управления разгоном, скоростью и направлением вращения останется только изменять коэффициент передачи сигналов с датчиков положения ротора.

Этот изменяемый коэффициент должен быть одновременно одинаковым в обоих фазах. Как это сделать?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Ilja Bondarev сказал:

Этот изменяемый коэффициент должен быть одновременно одинаковым в обоих фазах. Как это сделать?

Изменением напряжения питания датчиков Холла. Другого простого способа нет, а над непростым придется думать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, J_Ohm said:

Изменением напряжения питания датчиков Холла.

Весьма оригинально, мне такая мысль в голову не пришла. Правда мы очень сильно ограничимся в выборе датчиков Холла. Можно будет использовать только пропорциональные (ratiometric) у которых сдвиг нуля на середине  напряжения питания. А у таких датчиков, как правило, напряжение питания может колебаться в весьма узких пределах 4,5-5,5-6В. Так что сильно не порегулируешь.  Ну, несколько более или менее подходящих можно подыскать, но все равно у них диапазон возможных изменений напряжения питания не многим более  двухкратного (3-8В).

Может все таки лучше использовать в схеме включения  каждого ОУ полевой транзистор, как на рисунке. Затворами этих транзисторов управлять напряжением с одного потенциометра или напряжением от внешнего регулятора скорости, если предполагать наличие такового.

 

OU s uprav koef.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 часов назад, Ilja Bondarev сказал:

Можно будет использовать только пропорциональные (ratiometric) у которых сдвиг нуля на середине  напряжения питания.

Увы, я вообще предполагал голый элемент Холла, но вижу, что найти подходящий практически нереально.

Полевые транзисторы грешат разбросом. Лучше использовать их ключами в ШИМ и отфильтровать промодулированный сигнал.

Не жалеете еще о выборе концепции?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
6 hours ago, J_Ohm said:

Увы, я вообще предполагал голый элемент Холла, но вижу, что найти подходящий практически нереально.

О "голом" датчике Холла мне доводилось только читать в некоторых книгах издания времен зари развития полупроводниковой техники, в виде готового промышленного изделия не видел таковых даже на картинке.

6 hours ago, J_Ohm said:

Полевые транзисторы грешат разбросом.

Смутно помня о разбросе параметров активных (и не только) элементов электроники, привел это решение в виде вопроса.

6 hours ago, J_Ohm said:

Лучше использовать их ключами в ШИМ и отфильтровать промодулированный сигнал.

Спасибо за решение. Схема, к сожалению, только усложняется и никак не становится дешевле. Фильтр это по ферритовому колечку с конденсатором у каждого полевика? И вместо потенциометра аналоговоуправляемый ШИМ модуль.:(

6 hours ago, J_Ohm said:

Не жалеете еще о выборе концепции?

Если под концепцией понимать принцип регулирования тока в обмотках напрямую по задатчику от ДПР и обратной связи по току, то с этим все по прежнему - ничего концептуально проще в исполнении с ДПР врятли можно придумать. Бездатчиковые решения это отдельная и совсем другая история.
 

Что касается схемотехническога решения то тут, как говорится, черт кроется в деталях. Все эти необходимые и неизбежные преобразования аналоговых сигналов  (компенсации сдвига нуля, формирование сигналов верхней и нижней границы гистерезиса и т.д.) в математическом плане сводятся к паре-тройке арифметических действий. Может разумнее (дешевле и проще) реализовать работу ШИМ управления на микроконтроллере,  считывая сигналы задатчика и ОС напрямую (через АЦП конечно) в процессор и необходимую арифметику и логику реализовать програмно. Кстати такое решение позволит реализовать и "толкай-держи" алгоритм регулирования тока, изменив только логику программы МК.

Вот только без помощи я не сумею даже оценить реализуемость решения на МК. Будет ли приемлема задержка в обновлении состояния ШИМ выхода МК, ведь понятно, что процессор не в состоянии работать с задержкой всего в десятки наносекунд, как это может компаратор и парочка ОУ перед ним.

Edited by Ilja Bondarev

Share this post


Link to post
Share on other sites
11.03.2020 в 16:14, Ilja Bondarev сказал:

в виде готового промышленного изделия не видел таковых даже на картинке.

В теме "Модернизация Веги - МП-120 и МП-122" waso использовал такие, судя по схеме, - из флоппи дисковода. Вот для примера: KSY 10, KSY 14. Смущает большое начальное смещение и отсутствие графиков от тока питания.

11.03.2020 в 16:14, Ilja Bondarev сказал:

Фильтр это по ферритовому колечку с конденсатором у каждого полевика?

Ферриты и вообще индуктивности на этих частотах неудобны. Активные или пассивные фильтры строят обычно только на R и C. По хорошему нужно три канала: два для датчиков положения и третий в ООС для ШИМ формирователя. Еще не забудьте, если нужен реверс, модуляция должна быть как с положительным так и с отрицательным коэффициентом передачи.

Концепцию, я имел в виду, - аналог. Нельзя не отметить, что всю схемотехнику слаботочной части схемы можно трансформировать в алгоритм.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
On 3/13/2020 at 8:46 AM, J_Ohm said:

Вот для примера: KSY 10, KSY 14.

Теперь увидел...:blush:  Спасибо за ссылку, буду знать что есть датчики только с первичным кристаллом, на котором непосредственно проявляется эффект Холла. Только диапазон допустимых значений тока у них не слишком широкий и соответственно амплитуда напряжения Холла может меняться в не очень широких пределах (наверное примерно двукратная разница между минимумом и максимумом).

 

On 3/13/2020 at 8:46 AM, J_Ohm said:

Нельзя не отметить, что всю схемотехнику слаботочной части схемы можно трансформировать в алгоритм.

Несомненно, это возможно. Только что понимать под трансформацией? Копирование логики работы аналоговой схемы  on-off  управления с гистерезисом или, к примеру, применение управления по модели двигателя, где управляющее напряжение на каждом шагу оцифровки расчитывается исходя из текущих значений задатчика, тока (ОС), и постоянных значений индуктивности и активного сопротивления обмоток. Разумеется возможен и вариант классического регулирования с  П, ПИ или ПИД регулятором и координатными преобразованиями, коэффициенты которым задаст ДПР.  Таким образом есть как минимум три алгоритмически разных подхода к реализации управления током на МК

В копировании логики гистерезисного управления током в алгоритм возникает одна проблема, не позволяющая осуществить непрерывное сравнение сигнала тока (ОС) с сигналами верхней и нижней границы задатчика (сигнал с ДПР умноженный на интенсивность задатчика плюс-минус гистерезис). Если же считывать сигналы с ДПР и датчика тока с большой частотой, скажем 1 MSPS,  совершать над оцифрованными значениями необходимую арифметику и сравнивать значение тока с верхней и нижней границами девиации и по результатам сравнения выставлять логические значения выходов управления ШИМ сигналов, то  мне  неясно будет ли МК успевать это делать с такой частотой.  Из каких соображений следует выбирать частоту выборки?

Edited by Ilja Bondarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Сообщения

    • Всем привет) Собираю управление паяльным феном. В сети большое количество схем и в них устанавливают резисторы различного номинала и с широким диапазоном. Подскажите пожалуйста как правильно рассчитать эти резисторы ? 
    • Хотелось бы все таки что-то на аккумуляторах, так как генератор шумный, большой и дорогой. Я в загородном доме на летний сезон и за это время, придется максимум ~10 дней без света. Поэтому, не очень хочется брать генератор, который будет потом просто пылиться без надобности.
    • Надо было всего лишь аккуратно продуть радиатор и куллер без разбора ноута и ничего бы этого не было. А теперь можно долго гадать и думать, что там могло вылететь после "кривых" ручек ...  Для начала надо проверить, не пережал ли какой нибудь проводок при замене термопасты и уже после этого думать о замене элементов.
    • Что делать в такой ситуации. До недавнего времени было всё норм. Сейчас программатор стал бить ошибку. Программатор USBISP для микроконтроллеров Atmel Программатор у меня такой как по ссылке там я его и покупал. В общем ошибка бьётся всегда при любом раскладе. Пользуюсь я для прошивки программой AVRDUDE 3.3  Текст ошибки: Cформированная командная строка: avrdude.exe -p t2313 -c usbasp -P usb -U calibration:r:calibration.hex:r avrdude.exe: warning: cannot set sck period. please check for usbasp firmware update. avrdude.exe: error: programm enable: target doesn't answer. 1  avrdude.exe: initialization failed, rc=-1              Double check connections and try again, or use -F to override              this check. avrdude.exe done.  Thank you. Шлейф и панельку я проверил на возможные обрывы. Всё в порядке. Микросхему я ставил новую. Настроил так как и должно быть в данном случае ATtiny2313.  Никак не могу понять в чём проблема.
    • Всё это вместе и приводит к выходу из строя, так что удивляться можно только довольно редким случаям и пока что электронных узлов... но это пока...
    • При такой длительной нагрузке надо смотреть в сторону автономных бензо, а лучше дезель-генераторов ... 
×
×
  • Create New...