Необходимо разработать прецизионную систему управления безколлекторным двигателем постоянного тока (БДПТ). Параметры БДПТ точно не известны, известно, что он имеет номинальное напряжение 24-27В, ток 1-3А и имеет 4 полюса. Также на двигателе имеется импульсный датчик частоты с числом меток 4800.
Что касаемо самой системы управления, то я реализовал на ATMega8 выход синусоидального ШИМ сигнала со сдвигом на 90 градусов.
Прошу помочь с разработкой силовой части системы управления. Я примерно накидал схему (см. рисунок). Интересует такой вопрос, как можно измерить ток в обмотке двигателя? Какая максимальная частота ШИМа может быть подана на эту схему (чтобы не было сквозного тока и чтобы транзисторы успевали полностью открываться и закрываться (по даташиту на транзисторы и драйвер не смог этого понять)). И можно ли напрямую с выхода контроллера подавать управляющий сигнал на вход драйвера?
P.S. Извиняюсь за глупые вопросы, просто дело в том, что я ещё не работал с силовой электроникой, а времени на изучение уже нет, нужно как можно быстрее разработать систему управления.
P.P.S. Проект реализуется за счет собственных средств, поэтому не хотелось бы использовать дефицитных и дорогостоящих деталей.

Посмотри Ap.Notes у Atmel. Там и про управление бесколлекторными есть, и плата для этого специально, кажись ATAVRMC100. Там уже все сделано и примеры есть и схемы. Там используется AT90PWM и это правильно. Не надо программно париться с генерацией ШИМ, у AVR и так ресурсов очень мало особенно для "прецизионного электропривода". И еще с датчиком 4800 импульсов на оборот.
И еще не понятно, частота вращения какая? Обычно у бесколлекторников несколько тысяч, например 3 и выше. AVR не успеет, особенно если "прецизионный электропривод", и опять не понятно что под этим понятием подразумевается.
Максимальная частота ШИМа определяется транзисторами, делать её большой не выгодно, увеличиваются потери при переключении транзисторов. Килогерц 20 делают с быстрыми транзисторами. А у двигателя то наверно 3 провода - 3 фазы, а полюсов может быть и 4. Так что надо наверно 3 синусоиды со сдвигом на 120.
Ток в обмотках меряют либо гальванически развязанным датчиком последовательно с обмоткой, либо по падению напряжения на резисторе в истоке нижнего полевика.
Если раньше не имел дел с силовой электроникой, о тебя ждут сюрпризы и с монтажом силовой части. 24В и 3А это не очень мало. Есть где накосячить.
PS. делать это с коммерческой целью нет смысла, выгоднее купить готовое. Посмотри документацию на какой-нибудь фирменный сервоусилитель, тогда поймёшь как далеко они ушли - не догонишь. Тем более с нуля.

Еще. 2 конденсатора по 2200 на твоей схеме вообще не в тему.

DC 12-24V 30A Three Phase Power
Hardware for Either PMSM or AC
Induction Machines. http://focus.ti.com/lit/an/bpra071/bpra071.pdf
Хотелось бы побольше узнать о прецизионности.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Oct 6 2008, 07:19

Аппнот обязательно посмотрю
Точно частота вращения неизвестна, но она явно меньше 3 тысяч, ориентировочно 300-1000 об/мин.
Если например использовать atmega128 (она в отличии от PWM у меня есть в наличии, хотя возможно придется все же заказать PWM) то на двух таймерах я реализовал ШИМ который из таблицы синуса выдает сигнал на выходы, т.е. сам ШИМ реализуется аппаратно, а выбор значения ШИМа производится программно по прерыванию таймера. Таким образом, используется два таймера для генерации ШИМ, один таймер для задания скорости вывода синуса (выбора значения синуса из таблицы и соответственно определяет скорость вращения двигателя). И ещё один таймер будет использоваться для подсчета числа меток с датчика (вход ICP, т.е. опять же аппаратно).
Нет у двигателя две обмотки (соответственно 4 провода) сдвинутые на 90 градусов, соответственно чтобы им управлять нужно на одну обмотку подавать синус, а на другую косинус (т.е. со сдвигом 90 градусов).
Т.е. здесь придется измерять ток в двух нижних транзисторах для одной обмотке и в двух для другой, и потом из этих двух токов высчитывать реальный.
Это создается не для коммерческого использования, а для изучения некоторых особенностей работы прецизионных электроприводов (в университете). А покупать нет смысла т.к. там не получится управлять по нужному алгоритму (там ведь у них свой алгоритм).
Подразумевается то, что двигатель должен вращаться со строго определенной скоростью и положение ротора задается довольно точно (сотые части градуса).
Сперва хотел избавиться от ещё двух транзисторов и драйвера заменив их виртуальной средней точкой, но все же придется отказаться от такой идеи и использовать полный мост.

1) Это не проблема
2) относительно чего?
3) чего будем крутить?
4) Сколько фаз у двигателя и есть ли датчики положения ротора?


Ваша задача давно и успешно решена в видеомагнитофонах в приводах БВГ и ВВ. Вызывает сомнение реализации САР с угловой погрешностью "секунды" на атмелке.





Упс, проглядел про фазность

П.С. Давайте датащит на моторчик

Уважаемый ДЕН!
1. Для начала определитесь с алгоритмом управления PMSM.
2. От atmega откажитесь сразу, иначе будете бится за каждый такт. Советую посмотреть 320F28xxx от TI.
3. Если не работали с силой, берите готовый инвертор (можно на микросхеме IRAMX какой нибудь, пусть он работает на 10%, зато он точно будет работать) иначе проблемм будет очень много.
4. Обратная связь по току LEM-овскими датчиками. Гальваническая связь между контроллером и силой крайне не желательна.

Несколько нелогично, имея 4800 имп/об (инкрементальный выход?), получить сотую долю градуса.
А что такое строго определённая скорость?

К сожалению, с этим помочь не могу, самому хотелось бы иметь даташит, но т.к. ни названия, ни каких конкретных параметров двигателя нет, то найти даташет не представляется возможным. Есть только сам двигатель, и известно, что на нем установлен датчик с 4800 меток, напряжение этого двигателя 24 или 27 вольт и ток 1 или 3А. К сожалению это вся известная мне информация. Если интересно, то через неделю могу выложить фото этого моторчика (счас не могу т.к. двигатель не у меня).
Для начала было бы хорошо просто его раскрутить.
Затем уже можно было бы перейти к тому, чтобы точно выставить скорость вращения.
А атымет был выбран только лишь потому, что с ними я уже работал, а времени на изучение других контроллеров практически нет.

Ну чтож удачи.

Стоит отметить, что в прецезионных электроприводах алгоритмы управления обычно сложные. Координатные преобразования всякие, математика кругом, компенсация того-сего...
Кстати, у меги нет аппаратного обработчика энкрементального энкодера.

p.s.
ИМХО прецезионные электроприводы это очень сложно. Если нет времени, то и браться не стоит.

Он, вероятно, понадобится. Как формирователь синусов (какая дискретность ШИМ получена?) И только.

Про моторчик хоть фотку дайте, чтобы оценить его серьезность.
Если он не у вас, попросите обладанта хотя бы подключить к обмотке светодиод и крутануть за вал - надо выяснить принципиально - синхронная или асинхронная это машина.
Так ли важен именно этот двигатель?


360 град/4800 = 0,075 град. При тыщще оборотов в мин. энкодер выработает 80000 имп/сек. Атмелка отдыхает.

Тута я б делал на логике ЧФД, ФНЧ на ОУ и выход в кл. АВ на видачной мс или тут недавно фигурировала ONsemi с внешними транзисторами и т.п.

TI брать не хочу, поскольку необходимо изучать все особенности и кроме этого необходимо искать программаторы и т.п. А времени на все это, к сожалению нет.
Есть вариант использовать с8051F410, он по быстрее меги будет и разбираться с ним практически не нужно. Что можете по поводу этого МК сказать?

На данный момент интересует именно реализация силовой части.
По поводу IRAMX и LEM спасибо, посмотрю.




Еесли грубо описать то датчик это с одной стороны светодиод, с другой стороны фотоприемник, а между ними оптический диск с метками. (Двигатель уже совсем не новый) Выход у него в виде треугольных импульсов. А по поводу точности это хотя бы для начала нужно получить такую точность, потом уже можно будет совершенствовать двигатель.
Т.е. если задали (например, с ПК) чтобы двигатель вращался со скоростью 347,5 об/мин то с этой скоростью он и должен вращаться, по поводу точности пока ничего не могу сказать.

Вы это Евгению не пишИте, а старайтесь чётко отвечать на заданные вопросы.

А то тема, боюсь, переедет в "Начинающие"

По поводу дискретности ШИМ я использовал 8и битный режим таймера, а таблица синуса пока только на 72 точки на оборот. В дальнейшем увеличу (вероятно, до 4800 точек)
Движок синхронный (по крайней мере, так мне говорили).

Я создаю макет для изучения прецизионного двигателя, т.е. нужно исследовать и практически подтвердить научные теории.


Я думаю из этого более понятно что из себя представляет датчик. Другими словами он не является абсолютным, а самый что не есть инкрементный.

Сообщение отредактировал Ден - Oct 6 2008, 09:14

Жесть!

В перцезионных приводах самая соль это система управления. Вы вообще что под прецезионностью подразумеваете???? Стабилизация скорости? Задача слежения? Позиционирования? Вообще ничего не понятно... Какая задача-то?
Очень странно, что сначала Вы делаете силу, а потом будете думать как прикрутить к ней СУ, ИМХО этот подход не правильный.
На вашем месте я бы для начала провел моделирование СУ в Matlabе, а потом бы брался за силу, выбирал контроллер и.т.п.

У синхронных машин есть такая особенность, они вращаются с частотой поля, которое, в свою очередь, возникает в результате тока, протекающего в фазных обмотках.
Следовательно, если двигатель вращается, можно с большой уверенностью полагать,
что частота его вращения известна, поскольку вы её сами и задаёте. Резонно спросить,
а для чего ДПР? Для позиционирования, о котором вы сказали, что оно д. б. с точностью ЭН долей
градуса. Нужно конкретнее указывать, что вам необходимо, тупокрутить или поддерживать траекторную задачу.