Управление ДПТ, силовая часть Опции

[BigCoster]

Посоветуйте схемное решение силовой части.
Непонятно использовать ли мостовую схему, управляемый
выпрямитель или что то другое.
Управлять нужно моментом, положением и скоростью от 0 до мах.
Хочу приделать квадратурный энкодер.

А, совсем забыл двигатель ДПТУ240-1100-3
Частота вращения 3000 об/мин
Номинальное напряжение 120 в
Номинальный ток 12 А
Сопротивление обмотки якоря 0,53 Ом
Индуктивность обмотки якоря 0,53 мГн

[Aesthete Animus]

Лично я использовал мост, опторазвязанный с электроникой. При этом вполне хорошо напряжение модулируется ШИМом контроллера.

[evgeny_ch]

А, совсем забыл двигатель ДПТУ240-1100-3
Частота вращения 3000 об/мин
Номинальное напряжение 120 в
Номинальный ток 12 А
Сопротивление обмотки якоря 0,53 Ом
Индуктивность обмотки якоря 0,53 мГн

ДПУ240-1100 ИЖЕВ.527344.005ТУ ?
Мн=kэм*Iн,
Iн = (U - E)/Rя, где E - ЭДС якоря.
Есть исполнение со встроенным тахогенератором, т. е. управлять частотой вращения без проблем.
При использовании энкодера тахо не нужен.
У двигателей с ПЯ низкая индуктивность, это создает трудности в управлении с ШИМ.
По энергетике это не слишком удачный выбор, лучше брать двигатель типа PMSM.
Механическая характеристика ДПТ.

[Gogan]

У двигателей с ПЯ низкая индуктивность

Что означает "с ПЯ"?

Механическая характеристика ДПТ.

Эти характеристики - для включения доп. сопротивления в цепи якоря. Для шим - будут параллельные характеристики.

Решение - звено постоянного тока - далее 2 варианта
1. управляемый мост (инвертор).
2. один транзистор, а направление менять с помощью реле - тут уже смотреть - что дешевле и часто ли нужно реверсировать. Управлять с помощью ШИМ, чем больше индуктивность обмотки якоря, тем меньшую частоту ШИМ можно выбрать.

Сообщение отредактировал Gogan - Jan 10 2008, 06:11

[evgeny_ch]

Что означает "с ПЯ"?

Печатный якорь, штампованный.
http://moto-skat.ru/service/innovatsii/elektrodvigateli/
http://www.induction.ru/books/book47/book47p14.htm

[BigCoster]

Решение - звено постоянного тока - далее 2 варианта
1. управляемый мост (инвертор).
2. один транзистор, а направление менять с помощью реле - тут уже смотреть - что дешевле и часто ли нужно реверсировать. Управлять с помощью ШИМ, чем больше индуктивность обмотки якоря, тем меньшую частоту ШИМ можно выбрать.

Я же и пишу управляемый выпрямитель или же обычный выпрямитель, а после него
мостовая схема на полевиках или IGBT.

Но какую элементную базу использовать???
Какие ключи подойдут?

Хочется 10 бит 32 кГц ШИМ, достаточно ли этого для вышеописанного управления.

[Dog Pawlowa]

Хочется 10 бит 32 кГц ШИМ, достаточно ли этого для вышеописанного управления.

10 бит - 0,1 % ШИМ.
Вряд ли Вы ставите задачу стабилизировать скорость с такой точностью.
Значит, это более чем достаточно.
Кроме того, входная частота зашкаливает, т.к. 32 кГц х 1024 = 33 МГц
Используйте 8-разрядный таймер.

[BigCoster]

10 бит - 0,1 % ШИМ.
Вряд ли Вы ставите задачу стабилизировать скорость с такой точностью.
Значит, это более чем достаточно.
Кроме того, входная частота зашкаливает, т.к. 32 кГц х 1024 = 33 МГц
Используйте 8-разрядный таймер.

Прошу прощения я обшибся, тактируется шим от 8МГц / 1024 = 7812 Гц
Какие ключи можно применить ???

[Gogan]

Но какую элементную базу использовать???
Какие ключи подойдут?

Хочется 10 бит 32 кГц ШИМ, достаточно ли этого для вышеописанного управления.

Я бы сделал так: 220В, обычный мост (25 либо 50А), емкость, 4 транзистора IGBT например IRG4BC30KD (GEN4 ULTFST 600V 31A IGBT 10-75 kHz TO-247AC) по ~2$, причем максимальная скважность ШИМ 40% для 120В, два драйвера для них ir2101, оптроны подобрать быстрые для гальванической развязки (по входу драйвера) если нужно. Последовательно с якорем двигателя - дросель порядка 2мГн (без емкостей!).

[BigCoster]

Я так понимаю дросель для уменьшения пульсаций тока, но он должен быть 12А?

[Gogan]

Я так понимаю дросель для уменьшения пульсаций тока, но он должен быть 12А?

Все верно, на 12А или больше. Дросель выбирать исходя из требований пульсации тока, создаваемых помех, шума (если частота шим в звуковом диапазоне).
Дело в том, что для уменьшения потерь я иногда занижаю частоту шим до 8 или даже до 4 кГц, а чтобы уменьшить пульсации - ставлю дроссель... нужно смотреть постоянную времени L/R с учетом сопротивлений ключей и т.д.
Если требования не жесткие, тогда долой дроссель, частота побольше, ключи с запасом и гоняй

[Dog Pawlowa]

Дело в том, что для уменьшения потерь я иногда занижаю частоту шим до 8 или даже до 4 кГц, а чтобы уменьшить пульсации - ставлю дроссель... нужно смотреть постоянную времени L/R с учетом сопротивлений ключей и т.д.

Что-то я даже с 3 А не смог добиться снижения звука дросселем. Мотор, зараза, звенит или хрюкает, в зависимости от частоты.
Можете добавить что-нибудь про то, что у Вас получалось?

[BigCoster]

Что-то я даже с 3 А не смог добиться снижения звука дросселем. Мотор, зараза, звенит или хрюкает, в зависимости от частоты.
Можете добавить что-нибудь про то, что у Вас получалось?

Скорее всего дросель от шума и хрюкания не поможет,
это конструктивная особенность двигателей постоянного тока
с возбуждением от постоянных магнитов и проявляеся она как известно,
при импульсном управлении, хотя наверное не только такие двмгатели шумят.
Повышаем частоту до 20кГц, ставим радиаторы, сверху вентиляторы ....

[evgeny_ch]

Скорее всего дросель от шума и хрюкания не поможет,
это конструктивная особенность двигателей постоянного тока
с возбуждением от постоянных магнитов и проявляеся она как известно,
при импульсном управлении, хотя наверное не только такие двмгатели шумят.
Повышаем частоту до 20кГц, ставим радиаторы, сверху вентиляторы ....

Ага, особенно при питании постоянным током хрюкают.

[Дюс]

На сегодняшний день выпускается такое многобразие драйверов ШИМ, выбирай любой. Кто мешает использовать например TL494 или взять любой регулируемый с умощняющими транзисторами.
Про контур тока вы смотрю забыли т.е. нужно соответствующий шунт, учитывая ШИМ нужен фильтр, желательно активный.
+ ко всему систему управления с которой и надо было начинать. Какие у вас будут регуляторы тока(скорости) цифровые или аналоговые. Какие требования к системе по точности?
Частота ШИМ выбирается из требований задания и пр. данных почитайте соответствующую литературу. Неплохо написано у Чемоданова в Т2 "Следящие приводы".
У вас неверный подход нужно подбирать элементы для решения задади а не задачу по элементы.

И еще совершенно не понятно какой ШИМ будет применяться двухполярный или однополярный. Тип торможения: противовключением, динимическое ?

[evgeny_ch]

Для servo д. б. full(H) bridge.
Например
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/uc1637.pdf

[BigCoster]

-Система с цифровым регулятором положения, скорости то же с моментом.

-Поставлю шунт 0,3Ом буду мерять ток Ацп Меги32.

-На мотор уже поставил энкодер (50 делений на оборот), такой точности мне
будет достаточно.

-Точность... хочется получить реакцию системы в соответствии с заданием

-Нет случайно ссылочки на Чемоданова, с удовольствием почитаю.

-Я вот и пытаюсь подобрать ключи и драйверы к ним

-Шим однополярный, не знаю как сделать двухполярный на АВР
какие преимущества он дает?
не знаю как сделать динамическое торможение на Н - мосте
наверное в случае применения пид-регулятора получается торможение противовключением




Собирал уже подобное, реализован только ПИД положения
сравнительно долго отрабатывает задание (около 1с один оборот),
нверное неоптимально настроен
а так в целом ничего

только силовую часть переделаю под ДПУ как посоветовал Gogan.

Сообщение отредактировал BigCoster - Jan 13 2008, 13:10

[Дюс]

Регуляторы расчитать не сложно, в любом учебнике по приводу есть. ПИ регулятор тока и П регулятор скорости. шунт 0,3 Ом при токе в 12А не есть гуд. и напряжение 120В как я понял из пред. постов ставь трансформаторный датчик сейчас они есть фирменные + фильтр. Фильтры описаны хорошо у Титце (книгу скину если нет). ПИД здесь не нужен. В случае настройки на модульный оптимум ПИД ставится при объекте управления в виде колебательного звена. Драйвер ШИМ советую использовать специализированный. Если нужен реверс то нада будет мостовую схему. Давай параметры двигателя Ra La Mn Wn Ja и J-объекта и Мс помогу регуляторы расчитать.
Если однополярный ШИМ то все просто ставишь оптопару FOD20xx 10Мбит и ключ + ключ на динамическое торможение его тоже в ШИМ режим для ограничения тока торможения.
Применение ШИМ драйвера тебе позволит "разгрузить" МК.
После 15-го время больше будет пиши в асю ICQ#: 479-952-016

[BigCoster]

наверное я никогда не перестану наступать на грабли...
До регуляторов кажется не доберусь...

сделал вот это

но оно не работает, что не так

[evgeny_ch]

сделал вот это

В сервоприводе нужно мерять ток, в целях защиты драйвера и управления моментом двигателя.
Можно шунтом или бесконтактно.

[BigCoster]

В сервоприводе нужно мерять ток, в целях защиты драйвера и управления моментом двигателя.
Можно шунтом или бесконтактно.

Спасибо приятная ссылочка, но до измерения тока я не добрался.

Что неправильно сделано на схеме? ПОМОГИТЕ!!!

[evgeny_ch]

Спасибо приятная ссылочка, но до измерения тока я не добрался.

Что неправильно сделано на схеме? ПОМОГИТЕ!!!

Схема с первого взгляда правильная, только раскачивающие драйверы, лично я бы помощней (по току), взял бы. С транзисторами такого типа не работал, так ведь кроме них еще и модулятор д. б. и нечто вроде регулятора.
Типа мерять надо.
Настоятельно рекомендую включать последовательно с двигателем дроссель или LC фильтр.

[BigCoster]

Вот у Elm-Chana сделано вот так


поясните плиз как это работает, вот логика работы драйвера IR2184



как работает его схема, как???

[evgeny_ch]

Вот у Elm-Chana сделано вот так


поясните плиз как это работает, вот логика работы драйвера IR2184



как работает его схема, как???

Спокойнее.
Эти диаграммы не показывают логику работы моста, они обеспечивают только отсутствие "сквозных" токов, тобишь закоротки источника.
Мост имеет три (основных) режима работы -
Протекание тока через диагональ моста - двигатель влево (право),
Замыкание двигателя накоротко - торможение.
Есть еще режим рекуперации, но он сложнее.
Посмотрите картинку.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 17 2008, 20:06

[Gogan]

сделал вот это
но оно не работает, что не так

А как ты проверяешь работоспособность? Если ты подаешь 1 на один вход и ждешь что двигатель будет вращаться, тогда это не правильно. Потому что бутстрепный конденсатор (у тебя 22мкФ) верхнего плеча разрядится на затвор транзистора (если это ижбт) и транзистор закроется. Попробуй подавать именно шим, причем скважность 100% не должна быть, максимум 95 или больше/меньшне, определить опытным путем, смотреть осциллографом напряжение на этом конденсаторе и медленно увеличивать ШИМ.

[BigCoster]

Сгорело все ,причем два раза.
Ключи у нас по 5$, и того 40$. Сил уже не хватает.
Тестирую на 30 вольтах - дымят, а что будет если 220? Ядерный взрыв?
Схема сейчас вот такая:

на вход PWM1 подаю ШИМ 90%, на PWM2 ничего.
Что должно быть на выходах драйверов, у меня на одном Ho = 0,2V , Lo = 11,8V на
осциллографе виден шим,
на другом Ho = 9,2V , Lo = 1,6V на осциллографе виден бред не могу поймать синхронизацию

[evgeny_ch]

Должна быть цепь измерения тока, и защита ключей.
Не зря схема Х моста, сквозные токи дожны быть исключены.
Пробуйте отдельно каждую диагональ, тогда гореть будет нечему.
Настоятельно рекомендую включить последовательно с ДПТ дроссель, можно сначала пробовать с эквивалентом нагрузки.
Гляньте пусковой ток двигателя.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 22 2008, 15:50

[BigCoster]

Должна быть цепь измерения тока, и защита ключей.
Не зря схема Х моста, сквозные токи дожны быть исключены.
Пробуйте отдельно каждую диагональ, тогда гореть будет нечему.
Настоятельно рекомендую включить последовательно с ДПТ дроссель, можно сначала пробовать с эквивалентом нагрузки.
Гляньте пусковой ток двигателя.

До измерения тока еще не добрался.
Можно выпаять одну диагональ, но как поведут себя драйверы ключей,
Дроссель с лампы дневного света 36Вт подойдет?

[evgeny_ch]

До измерения тока еще не добрался.
Можно выпаять одну диагональ, но как поведут себя драйверы ключей,
Дроссель с лампы дневного света 36Вт подойдет?

Двигатель с ПЯ при старте подобен КЗ в нагрузке, возьмите что-нибудь типа лампы накаливания на 500 (1000) ватт.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 22 2008, 16:20

[BigCoster]

Двигатель с ПЯ при старте подобен КЗ в нагрузке, возьмите что-нибудь типа лампы накаливания на 500 (1000) ватт.

Для тестирования использую двигатель с нормальным якорем, и напряжением питания 24в
Уже убрал два транзистора, не работает, наверное сгорели

[BigCoster]

Уважаемый evgeny_ch, сделал как Вы посоветовали.
Схема получилась вот такая:



На рисунке указаны точки измерений относительно земли,
10В на деление, шим 7кГц, скважность как сами видите..
приблизительно 0,2

Вот что показуют в точке А.


В точке В, больше 30-ти вольтов , где оно только берется



Вот это наверное хорошая осциллограмка. Точка С
такая же и в точке В, когда на транзисторы питание не подаешь,


Вот что показывают на затворе верхнего ключа, когда
скважность уваличиваем до 0,7




Транзисторы сильно греются, причем чем больше скважность тем больше греются


Пробовал IR2110 (сгорели), так они мне понравились больше.

Подключал свой ДПТУ, (без дросселя, откуда бы вытащить подходящий)
он дергается. Создается внечетление, что
в управляющей микросхемке срабатывает защита по току, она выключается
затем пытается включится снова и так далее.
Пробовал и другой мотор, есть уменя 55ZY24-25 (24V, 25W, 3000rpm)
тот крутился равномерно. Я его рукой остановил и 2101 нету,
думал может 2110 помогут всетаки ток у них на выходе больше,
рукой остановил ... и нету 2110.
На 2101 сгорает выход драйвера верхнего уровня,
а на 2110 нижнего .
И это все на 30 вольтах, когда доберусь до 350-ти, включать буду из другого города
с дистанционного пульта. Уже раз пробовал - громкий щелчек, немного дыма,
выбило 32 амперный автомат + 4 трупа IGBT и парочка 2101.
"а так все нормально Петро вмер"

Ткните носом меня в то что я неправильно делаю, а то я уже склонен к суициду

Давно бы все это бросил, но у людей же как то работает,
или не работает ? тогда IR выпустила тысячи неработоспособных микросхем?

Сообщение отредактировал BigCoster - Jan 24 2008, 08:00

[evgeny_ch]

На 2101 сгорает выход драйвера верхнего уровня,
а на 2110 нижнего .

Мне трудно что-либо советовать дистанционно.
Включите небольшой шунт в цепь нагрузки, посмотрите, какой же реально ток протекает в нагрузке.
Драйверы транзисторов выберите на бОльший ток.
Транзисторы должны греться, насколько, вопрос степени насыщения и динамических потерь.
Наберитесь терпения, все получится.
http://www.platan.ru/irf/techdoc/dt92-3.pdf

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Jan 24 2008, 09:23

[evgeny_ch]

Гляньте ДОПОЛНЕНИЯ К СПРАВОЧНОМУ листу НА ИС управления ТИПА IR21XX

[repairDV]

Если ротор не двигается - нет противоЭДС - режим КЗ. Управляющую часть нужно вначале пробовать на резистивной нагрузке. Я лично на высоком напряжении и пробовал на двух паяльниках, включённых последовательно.

Попробуйте драйвера HCPL3120.

А номиналы резисторов в цепи затвора какие?

А, у вас 22 ома, шибко маленькие. Куда ж ему столько? 82 ома - нормально работают. Потом, частотка IGBT хоть соответствует? Мне неохота искать даташит на эти транзисторы.

[Gogan]

В точке В, больше 30-ти вольтов , где оно только берется

По идее там должно быть до 40 В
Все очень просто. Питание моста=30V, питание IR2101=12V. Эти же 12 В прикладываются к затвору транзистора, он открывается, течет ток. Но, по видимому, на транзисторах вместо 1-2В падает по 10В и 10 на двигателе. Получаем нижний транзистор 10В + двигатель 10В + напряжение на затворе 12В = 32В.
(хотя может просто проседает напряжение питания. Посмотри осциллографом напряжение на коллекторе верхнего транзистора).
Похоже что токи слишком большие для этих транзисторов - соотв. они быстро сгорают, и уже через сгоревший транзистор пробивается драйвар IR2101. Обязательно нужно быструю обратную связь по току, которая бы закрывала транзисторы при превышении граничного тока, а чтобы ток не изменялся слишком быстро (чтобы успевала срабатывать защита) - нужно ставить дроссель.

Защиту по току я делаю иногда вот так - шунт - с него снимается напряжение - подается на компаратор (-), на вторую ногу компаратора (+) - подстроечник, дальше его выход подается на логику либо контроллер, который стоит перед драйвером. Если на контроллер, то по этому сигналу можно плавно уменьшать заполнение шим (но после того как закрыть транзисторы). Тогда ты сможешь спокойно останавливать рукой двигатель и ничего гореть не будет. Транзисторы на теплоотвод обязательно.

Вот что показывают на затворе верхнего ключа, когда
скважность уваличиваем до 0,7

Ну здесь явно видно что питание проседает, похоже 1000мкФ совсем недостаточно .... меряй токи, однозначно!

Сообщение отредактировал Gogan - Jan 24 2008, 14:18

[BigCoster]

Приношу извинения за дооолгое отсутствие.
Не было возможности ответить.

Действительно проседало питание, поставил 10000мкФ.
Это единственный вариант или же есть более правильный подход?

Сейчас все выглядет вот так:


Работает до 88% ШИМ, поставил вместо дросселя вторичную обмотку
трансформатора 15Вх2А последовательно якорю, первичную закоротил.

Сделал простеникий ПИД, отрабатывает задание 180 градусов за 0,3с.,
перерегулирование 2%. Если интересно могу выложить код на С.
В терминал: скорость, ШИМ, положение, время. Графики -заглядение.


До измерения тока пока еще не добрался.

Еще возникнут вопросы по поводу совмещению двух регуляторов.

Отдельная благодарность evgeny_ch и Gogan.
Всем спасибо за поддержку и полезные советы.

Сообщение отредактировал BigCoster - Feb 15 2008, 10:01

[evgeny_ch]

Приятно, что стронулось.
Интересно было бы посмотреть в цикле (вперед, стоп, назад, стоп).
Удачи.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Feb 15 2008, 10:58

[BigCoster]

Приятно, что стронулось.
Интересно было бы посмотреть в цикле (вперед, стоп, назад, стоп).
Удачи.

Счас не могу, мотор поставили на конструкцию (примеряемся), талько снимем
покажу в цикле.

[Gogan]

Если интересно могу выложить код на С.

Да, было бы очень интересно посмотреть, спасибо.
п.с. я сейчас как раз работаю над драйвером ДПТ (27В, 3А) на L6203 и atmega8, с отсечкой по току, с приемом задания по TWI. После испытаний выложу схему и результаты.

[BigCoster]

Да, было бы очень интересно посмотреть, спасибо.
п.с. я сейчас как раз работаю над драйвером ДПТ (27В, 3А) на L6203 и atmega8, с отсечкой по току, с приемом задания по TWI. После испытаний выложу схему и результаты.

Писано в CVAVR:
 pid.rar ( 1.27 килобайт ) Кол-во скачиваний: 278

, не помню где подсмотрел этот регулятор, но работает

посмотрите Апноут AVR221(если еще не смотрели )

кстати мне тоже было бы интересно посмотреть на код с каким нидь регулятором,
а то что то очень уж простенький он у меня.

[BigCoster]

Вот и добрался до тока...
Питание схемы будет от трансформатора 50В (макс. скорость не нужна, под нагрузкой 500об/с)

Подскажите плз. как померять 12А, неразу еще не приходилось мерять ток

Я думаю шунт->операционник->АЦП. Можно ли 12А таким способом.
или же бесконтактно? датчик тока? какой?

Где об этом почитать и посмотреть на примеры?