Стенд для исследования вентильных двигателей

Rennua

Добрый день, пишу дипломную работу, суть работы -стенд для исследования вентильных двигателей, к сожалению, так вышло что совета спросить негде, ищу помощи здесь. Была разработана схема управления с использованием тригеров, 6 тригеров переключаются по заданному алгоритму (алгоритм расчитывался отдельно) далее 6 ключей коммутируются в противофазе, было несколько датчиков для снятия характеристик. Схема приведена ниже. Сейчас появилась идея сделать так чтобы данную схему можно было перенести на ПЛИС, сделать так чтобы ПЛИС можно было перепрограммировать таким образом чтобы схему можно было использовать как для двухфазных так и для трех фазных двигателей, + поставить датчики, снимаемые данные отправлять на ЭВМ, там же с помощью написанной мною программы и выведенной матмодели будут рассчитываться снятые характеристики и выводиться графики для исследования работы двигателя. Примерная схема того что хочу сделать представлена ниже. Помогите советами, вообще что думаете о данной идее. Что по поводу ПЛИС, датчиков.

Реклама

АМОР

А как на счет ОС на резольвере на рассыпухе - есть схемы ? А какие параметры надо мерить ?

Реклама

Rennua

параметры, механические, регулировочные и пусковые, вот кстати использование резольвера вполне будет уместно, хорошая идея, единственное нет схем..думал просто на вал генератор поставить и тахогенератор

Rennua

И еще интересует...на ПЛИС наверно врядли получится реализовать силовые ключи? чтобы как можно компактнее получилась схема

Реклама

YS · Сообщение YS » Вс апр 24, 2011 17:31:44

А отчего именно ПЛИС, а не МК? Зачем экзотика?

Реклама

Rennua

А смогу ли я на МК реализовать тригеры+блок сопряжения+генератор импульсов+транзисторные ключи, запускающие силовые ключи? я честно говоря не работал плотно не с ПЛИС не с МК, иду с нуля)

Реклама

YS · Сообщение YS » Вс апр 24, 2011 17:50:44

Не перестаю удивляться нашему образованию... Человек дожил до степени магистра (электроники, видимо), и не работал с МК... Грустно, да.

Ладно, к делу. При использовании МК триггеры ни к чему - импульсы будут формироваться программно. Я бы использовал для этого таймеры. Ключи полюбому надо будет ставить внешние - никакая логика не раскачает обмотки мотора. Возможно, для них потребутся драйверы, но и это, в общем, не проблема. Что до блока сопряжения, то там я тоже не вижу никаких проблем. В зависимости от типа датчиков может потребоваться использование АЦП, но в большинстве МК он встроен.

Rennua

Спасибо, учту, стоит теперь задуматься и об МК, единственная загвоздка в том, что при использовании ПЛИС можно было бы убить двух зайцев, не только ВД исследовать но и лабораторные работы по исследованию ПЛИС..Ну стоит подумать, осилю ли..

p.s. а по поводу образования стыдно( но все же это как хобби, сам я экономист, а это дополнительное заочное образование, познаю потихоньку

YS · Сообщение YS » Вс апр 24, 2011 18:19:25

но все же это как хобби, сам я экономист, а это дополнительное заочное образование, познаю потихоньку

А-а-а... Не, тогда все хорошо. Хорошо, что вообще пошли на эту специальность.

но и лабораторные работы по исследованию ПЛИС

А такая задача стоит? Вообще, я бы не стал такого делать. Мне кажется, не стоит функционально перегружать установку.

Rennua

Так вроде бы все обрисовалось. В ПЛИС загоняю триггеры, сигналы с датчиков пускаю на обработку в ПЛИС, все это подключаю к ЭВМ, вместо ключей использую трех-фазный драйвер, между ПЛИС и драйвером поставлю оптодрайверы. ОСталось с питанием определиться и нужна информация по математической модели вентильного двигателя. + еще идиотская идея возникла...взять отладочную плату типа DE2-70, и в нее все запрограммировать, подключить клаву и монитор и стенд готов..но это пока мысли и не знаю потяну ли.

Alexey_Sh

Сделать на ПЛИС можно наверное всё что угодно, но специально на задачи по управлению двигателями они не ориентированы.

Модели и вообще принципы управления ВД (BLDC) нужно искать на сайтах производителей микроконтроллеров. Попроще (пылесос, привод диска) - Atmel и Microchip, а если по-настоящему - серии Motor Control фирм Texas Instruments, Freescale, Analog Devices. По-настоящему имеется в виду векторное управление. Там есть и теория, и примеры схем.
В качестве нагрузки к BLDC можно поставить более мощный двигатель постоянного тока (DC) с приводом. DC - потому что имеет линейную характеристику. Более мощный - чтобы мог застопорить и покрутить в режиме генератора. Если в качестве нагрузки генератор, то испытуемый двигатель с приводом не посмотреть во всей режимах (например в режиме противовключения).

Модули управления ключами у микроконтроллеров трёхфазные, поэтому для управления двухфазным ВД необходимо наличие 2-х таких модулей у микроконтроллера.

Если двигатель моментный - между валом DLDC и DC - муфта и силомоментный датчик (смотреть у немцев, вроде бы).
BLDC свой датчик положения ротора имеет? Если нет, нужен датчик положения ротора.

Если не нужен вентильный способ управления, то можно применить схему на основе аналоговой микросхемы UC3625N. Она интересна тем, что на её основе выпускаются модули высокой надёжности. Требуется управление от ЦАП.

АМОР

А с чего появилось такое мнение что ПЛИСины не годятся для построения приводов ?

И что такое :"Модули управления ключами у микроконтроллеров трёхфазные, поэтому для управления двухфазным ВД необходимо наличие 2-х таких модулей у микроконтроллера."

Alexey_Sh

АМОР писал(а):А с чего появилось такое мнение что ПЛИСины не годятся для построения приводов ?

Я не говорил, что они не годятся, я говорил, что не ориентированы: найдите для них библиотеки для векторного управления, примеры использования. А теперь сравните ситуацию с Motor Control.

АМОР писал(а):И что такое :"Модули управления ключами у микроконтроллеров трёхфазные, поэтому для управления двухфазным ВД необходимо наличие 2-х таких модулей у микроконтроллера."

У разных фирм эти модули могут по-разному называться, у MC56F8345 это PWM модули. Используются для управления ключами, поэтому так и выразился.

АМОР

А зачем вентильному двигателю векторное управление ? Если асинхроннику необходимо для повышения сило-моментных характеристик - это понятно, но для BLDC зачем ?

Модулей управления в контроллерах (насколько я знаю) нет, есть ШИМ-выходы (порты) 6 штук. Модулем управления силовыми ключами (в моем понимании) является отдельное устройство - развязка, драйвер ключей и доп защиты и т.д.

Alexey_Sh

АМОР писал(а):А зачем вентильному двигателю векторное управление ? Если асинхроннику необходимо для повышения сило-моментных характеристик - это понятно, но для BLDC зачем ?

Ну например для исключения пульсации момента в низкоскоростных приводах, таких как мотор-колесо. А вообще:
http://www.robokon.ru/production/servousiliteli/sd-1_5/
http://www.kit-e.ru/articles/powerel/2004_08_166.php

АМОР писал(а):Модулей управления в контроллерах (насколько я знаю) нет, есть ШИМ-выходы (порты) 6 штук. Модулем управления силовыми ключами (в моем понимании) является отдельное устройство - развязка, драйвер ключей и доп защиты и т.д.

Мы о терминологии собрались сговорить? Это широкое поле: что такое контроллер двигателя? Могу сказать, что кристалл (микроконтроллер для управления двигателем), могу что плата управления (плата силовых приборов отдельно), могу что плата на микроконтроллере в сборе с силовой частью например.

Модулей управления силовыми ключами (в Вашем понимании) у контроллера (кристалла) действительно нет.
Дальше. Про "модули управления в контроллерах" я вообще ничего не говорил. Я говорил про "модули управления ключами у микроконтроллеров". А так обтекаемо я сказал по следующей причине: не у всех производителей узлы, формирующие ШИМ последовательности для управления ключами, называются ШИМ выходами. Они могут называться и модулями таймеров счётчиков (если не ошибаюсь, так у 166 семейства Infineon), и их может быть больше и меньше шести. И это не просто ШИМ выходы, а выходы, которые можно сконфигурировать попарно для верхнего и нижнего ключа полумоста, с "мёртвым временем" и отключением в неактивное состояние при поступлении сигнала аварии на соответствующие входы.

О чём спор вообще?

АМОР

А спор о том, что есть промышленные приводы в которых из программируемых компонентов лишь ПЗУ, которая содержит рампу. А контроллеры при всей своей замечательности очень сильно снижают надежность привода. Юзал, точнее обслуживал, приводы вентильных (по-нашему) или brushless (по-ихнему) двигателей марки VHF и KOBOLD.

Приводы SINUDYN даже на входе от резольвера содержали логику, а не спец микрухи. Были приводы на навороченных контроллерах (95 год). Например AEG, контроллер которого был на MC68000, а на входе резольвера AD2sчёто-тотам.

Макет для испытаний может быть хоть на рассыпухе, хоть на контроллер, хоть на плис, хоть на ПЗУ. Если уж совсем незаморачиваться с конструированием привода, то проще купить и спокойно проводить исследования двигателя.

А насчет исключения пульсаций, а точнее "дискретности" на низких оборотах, то для этого применяется механическое демпфирование, ибо совсем жесткая связь может бысто убить двигатель.

Alexey_Sh

АМОР писал(а):А спор о том, что есть промышленные приводы в которых из программируемых компонентов лишь ПЗУ, которая содержит рампу.

Спор- столкновение мнений или позиций, в ходе которого стороны приводят аргументы в поддержку своих убеждений и критикуют несовместимые с последними представления другой стороны (толковый словарь). Поясняю: в споре мнений несколько, а в предложении - одно и я его не опровергал. Выражайте яснее свои мысли.

АМОР писал(а):А контроллеры при всей своей замечательности очень сильно снижают надежность привода.

Спорное утверждение, докажите.

АМОР писал(а):Юзал, точнее обслуживал, приводы вентильных (по-нашему) или brushless (по-ихнему) двигателей марки VHF и KOBOLD. Приводы SINUDYN даже на входе от резольвера содержали логику, а не спец микрухи. Были приводы на навороченных контроллерах (95 год). Например AEG, контроллер которого был на MC68000, а на входе резольвера AD2sчёто-тотам.

Поздравляю! И что?

АМОР писал(а):Макет для испытаний может быть хоть на рассыпухе, хоть на контроллер, хоть на плис, хоть на ПЗУ. Если уж совсем незаморачиваться с конструированием привода, то проще купить и спокойно проводить исследования двигателя.

Вы предлагаете дипломнику по неосновной специальности делать привод на рассыпухе

? Купить проще - это лучшее решение для стенда. Однако Вы можете привести пример покупного контроллера электропривода для двухфазного ВД? Насчёт контроллера и ПЛИС: есть лидеры в области управления электродвигателями. И эти лидеры специализируются на микроконтроллерах. На их ресурсах есть теория и примеры схемотехники и программ, программное обеспечение и библиотеки. Вы можете это сказать применительно к ПЛИС?

АМОР писал(а):А насчет исключения пульсаций, а точнее "дискретности" на низких оборотах, то для этого применяется механическое демпфирование, ибо совсем жесткая связь может бысто убить двигатель.

Применяется. Как применяется и векторное управление. Определяет что применить ведущий конструктор изделия в соответствии с ТЗ и возможностями производства, а вовсе не разработчик привода и уж тем более не обслуживающий персонал.

Rennua

Дело в том что именно в задании стоит использование ПЛИС. Уже упростил, решил остановиться хотя бы на трехфазниках.Вот набросал схему, примерно как я вижу, опираясь на прошлые мои "работы".
Отладочная плата ПЛИС, собираю в ней мои триггеры, задаю алгоритм переключения, вывожу сигналы на трехфазный драйвер и с него на ключи ВД, датчиками снимаю данные и отправляю на плату, а с нее уже на ЭВМ..
Пытаюсь как то использовать метод управления который мучал ранее с триггерами (это тоже является заданием..так как моя задача усовершенствовать то что было (хотя я уже сомниваюсь в том что "то что было" вообще рабочее

)).

Суть метода была такова.
Метод состоит в отказе от одновременной коммутации всех ключей и в переходе к коммутации между несколькими, заранее выбранными состояниями, каждое из которых соответствует определенному пространственному положению вектора результирующего напряжения, приложенного к двигателю. В таблице показаны схемы включения силовых ключей и векторные диаграммы для наиболее часто используемого набора базовых векторов, соответствующего стандартной 6-тактной коммутации 1; 0,5; 0,5 (верхний ключ, два нижних или два верхних, нижний). (рисунок 3).

Alexey_Sh

При таком методе коммутации могу порекомендовать разобраться как работают аналоговые микросхемы типа UC3625 и перевести их на ПЛИС.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/uc3625.html
За кадром пока остаётся токовый контур (или хотя бы токоограничение).

Обучалка по электродвигателям: http://www.freescale.com/webapp/sps/sit ... ONTROL_TUT#
На том же сайте можно поискать и теорию, и примеры схем.

Rennua

Скажите, а могу ли я использовать схему управления без использования датчика положения ротора? Просто буду коммутировать ключи по заданному алгоритму?..не выйдет ли так что двигатель станет в "мертвой зоне" и я не смогу его запустить? Да и если есть у кого нибудь опыт управления ВД без датчика прошу поделиться (слышал что есть бездатчиковые двигатели, там фишка в том что ЭДС в движке выступает в роли датчика, ее замеряют, считывают и вычисляют)