Uživatelská příručka Průvodce laděním MICROCHIP AN1292
Tento dokument poskytuje postup krok za krokem pro provoz motoru s algoritmem popsaným v AN1292 „Sensorless Field Oriented Control (FOC) pro synchronní motor s permanentními magnety (PMSM) pomocí PLL Estimator a Field Weakening (FW)“ (DS01292 ).
NASTAVENÍ PARAMETRŮ SOFTWARU
Všechny hlavní konfigurovatelné parametry jsou definovány v souboru userparms.h file. Přizpůsobení parametrů internímu číselnému formátu se provádí pomocí tabulkového procesoru Excel® tuning_params.xls (viz obrázek 1-1). Tento file je součástí archivu AN1292 file, který je k dispozici ke stažení z Microchip webweb (www.microchip.com). Po zadání informací o motoru a hardwaru do tabulky je třeba vypočítané parametry zadat do hlavičky userparms.h file, jak ukazují následující kroky.
OBRÁZEK 1-1: tuning_params.xls
KROK 1 – Vyplňte tuning_params.xls Excel tabulku s následujícími parametry:
a) Vrchol svtage
Vrchol svtage představuje vrchol objtage na kondenzátorech stejnosměrného meziobvodu. To také
představuje stejnosměrný objemtage sám, když je ke stejnosměrnému meziobvodu připojen stejnosměrný napájecí zdroj. Pokud je stejnosměrný meziobvod napájen z jednofázového usměrňovacího můstku, střídavý špičkový objtage je připojen k usměrňovači:
V ACpeak V ACrms = √ 2
b) Špičkový proud
Špičkový proud představuje maximální reálnou hodnotu proudu, kterou lze interně reprezentovat a která závisí na akvizičním bloku. Vezmeme-li v úvahu maximální vstup do ADC 3.3 V, určují zesílení akvizičních obvodů a hodnota proudových bočníků maximální hodnotu proudu, která bude odpovídat reprezentaci interního čísla dsPIC® DSC. Naopak proud, jehož vnitřní číslo je na horní hranici, představuje špičkový proud, jak jej lze zadat do uvedeného pole tabulky Excel.
OBRÁZEK 1-2: OBVOD PODMÍNÁNÍ SIGNÁLU
Pro obvod uvedený na obrázku 1-2 výše má obvod pro sběr proudu an amplifikační zisk:
Hodnota bočníkového rezistoru pro MCLV je 5 mΩ a při maximálním objtage přijato na vstupu ADC 3.3 V, má za následek maximální odečet proudu:
Všimněte si, že vypočtená hodnota špičkového proudu (Imax) se liší od hodnoty uvedené v tabulce Excel file (Obrázek 1-1) – důvodem je, že druhá hodnota je určena experimentálně, jak bude popsáno dále v tomto dokumentu (Krok 3-d).
c) Období PWM a mrtvý čas
PWM období je sampling a kontrolní perioda pro tento algoritmus (AN1292). Mrtvý čas představuje dobu potřebnou k tomu, aby se výkonová polovodičová zařízení zotavila z předchozího stavu, aby nedošlo k žádnému prostřelení na žádné větvi měniče. Hodnoty zadané do těchto polí by se měly shodovat s těmi, které byly použity. Demonstrační software obsažený v aplikační poznámce implementuje hodnotu 2 µs pro mrtvý čas a pro periodu PWM se používá hodnota 50 µs, což je frekvence PWM 20 kHz.
d) Elektrické parametry motoru
Pro parametry Odpor statoru (Rs), Indukčnost statoru (Ls) a VoltagKonstanta (Kfi) je zadejte z informací výrobce motoru nebo je lze určit experimentálně. Podrobnosti o experimentálním výpočtu Kfi naleznete v části „Výsledky ladění a experimentů“ v aplikační poznámce, AN1292.
e) Nominální a maximální rychlost
Jmenovité otáčky jsou parametr uváděný výrobcem a představují otáčky dosažitelné při jmenovitém proudu a objtage na štítku motoru. Maximální rychlost je parametr udávaný výrobcem a závisí především na mechanických parametrech motoru. Lze pozorovat, že maximální rychlost je vyšší než jmenovitá rychlost a oblast mezi nimi je pokryta v režimu konstantního výkonu, kde je zahrnuta technika zeslabení pole.
f) Předivizní faktory
Sloupec Předdělení odpovídá konstantě měřítka použité pro převedení výsledného výpočtu normalizovaných hodnot do rozsahu numerické reprezentace [-32768, 32767]. Předivizní škálování by mělo nejen přenést konstanty do rozsahu, ale také v případě inverzního objemutage konstanta (Kfi), k rozdělení její počáteční vypočtené hodnoty tak, aby při jejím následném vynásobení v důsledku techniky zeslabení pole nepřekročila rozsah numerické reprezentace. Předivizní faktory lze nalézt v softwarovém kódu ve formě dělení
provozní termín (levá směna).
Napřample, NORM_LSDTBASE Předivizní škálování je v tabulce 256,
což se odráží v následujícím řádku kódu:
odhad.c
Jak lze pozorovat, místo posunutí doleva s 15, kvůli předchozímu předdělení s 28, je nakonec posunuto s 7. Totéž se děje pro NORM_RS, které je předděleno 2, aby se NORM_RS udrželo v rozsahu, což brání číselnému přetékat. Výsledkem je odpovídající část kódu estim.c, která vyrovná počáteční předdělení posunem o 14 místo 15:
V případě NORM_INVKFIBASE je předdělení 2 a opačné násobení se provádí na následujícím řádku kódu:
KROK 2 – Export vyrobených parametrů do userparms.h.
Výsledné hodnoty ve sloupcích na pravé straně seskupené jako Výstupní parametry je třeba zadat do souboru userparms.h file odpovídající definice. Všimněte si, že položky ve výstupních parametrech jsou barevně odlišeny, což přesně ukazuje, které z nich se mají zkopírovat a vložit přímo do softwarového kódu.
KROK 3 – Nejprve nalaďte otevřenou smyčku
a) Aktivujte funkci Open Loop Functioning
Ladění s otevřenou smyčkou lze provozovat samostatně povolením speciálního #define v softwarovém kódu FOC; jinak se automaticky provede přechod na ovládání uzavřené smyčky. Ujistěte se, že jste zakázali přechod do uzavřené smyčky pro počáteční ladění otevřené smyčky.
b) Nastavte parametry otevřené smyčky
Aktuální škálování
Konstantu předškálování je třeba nastavit, aby se výstup ADC přizpůsobil skutečné hodnotě ve smyslu znaménka (směru) a v případě potřeby ji předškáloval na střední hodnotu, adekvátní pro další zpracování.
Měřítko pro proudy je záporné, protože akvizice pro bočníky získává opačný smysl proudů, a proto hodnota Q15(-0.5) představuje (-1) násobek hodnoty Q15 vrácené ADC.
Spouštěcí momentový proud
Zvolte jmenovitý proud pro daný motor jako výchozí bod, jak je uvedeno níže (v tomto případě hodnotu 1.41 ampbyl použit eres):
Pokud je spouštěcí proud příliš nízký, zátěž se nepohne. Pokud je příliš vysoká, motor se může přehřát, pokud běží v otevřené smyčce po dlouhou dobu.
Čas zámku
Obecně se volí doba uzamčení v hodnotě několika set milisekund
Hodnota doby zámku závisí na frekvenci PWM. Napřample, při 20 kHz by hodnota 4000 představovala 0.2 sekundy.
Ramp Zvýšit rychlost
Zrychlení v otevřené smyčce by mělo být na začátku nastaveno co nejmenší. Čím menší je tato hodnota, tím je motor schopen nastartovat s vyšším odolným momentem nebo momentem setrvačnosti.
Koncová rychlost
Nastavení koncové hodnoty rychlosti je kompromisem mezi účinností řízení a
minimální rychlostní limit estimátoru pro přesný odhad rychlosti a polohy. Normálně by uživatel chtěl nastavit koncovou hodnotu rychlosti v otevřené smyčce na co nejnižší možnou hodnotu, aby k přechodu do funkce uzavřené smyčky došlo co nejdříve od spuštění. S ohledem na výše uvedený kompromis uvažujte pro začátek koncovou rychlost ve výši jedné třetiny jmenovité rychlosti laděného motoru.
OBRÁZEK 1-3:
- PI proudové regulátory
Některé obecné pokyny pro efektivní vyladění PI regulátorů této aplikace jsou: - Oba řadiče na ose D a Q budou mít stejné hodnoty pro odpovídající proporcionální (D_CURRCNTR_PTERM, Q_CURRCNTR_PTERM), integrální (D_CURRCNTR_ITERM, Q_CURRCNTR_ITERM), kompenzaci proti navíjení (D_CURRCNTR_CTERM, Q_CURRCNTR_CTERM, Q_CURRCNTRm-RRCURRDMAX) CNTR_OUTMAX, D_CURRCNTR_OUTMIN, Q_CURRCNTR_OUTMIN) podmínky.
- Obecně platí, že kdykoli dojde k oscilaci proudu, snižte člen proporcionálního zesílení a ujistěte se, že integrální zesílení je 5 až 10krát menší než proporcionální zesílení.
Jako výchozí bod použijte níže uvedené hodnoty.
c) Optimalizace parametrů otevřené smyčky
Výše uvedené nastavení umožní provoz s otevřenou smyčkou. Jakmile se ověří, že vše funguje správně s výše vysvětleným nastavením, zkuste doladit parametry pro hladší a efektivnější provoz:
- klesající proud spouštěcího momentu
- zvýšení rychlosti ramp hodnotit
- zkrácení doby uzamčení
- snížení koncové rychlosti
KROK 4 – Vyladění provozu v uzavřené smyčce
a) Povolte přechod do uzavřené smyčky
Jakmile bude otevřená smyčka v pořádku, pokračujte v ladění uzavřené smyčky odstraněním definice makra OPEN_LOOP_FUNCTIONING.
b) Nastavte parametry úzké smyčky
Ladění počátečního posunu úhlu
Přechod mezi otevřenou smyčkou a uzavřenou smyčkou implikuje počáteční chybu odhadu, pro kterou je vyžadována předvolba počátečního úhlu offsetu:
V závislosti na odolném točivém momentu zátěže, momentu setrvačnosti nebo v závislosti na elektrických konstantách motoru upravte úhel, abyste eliminovali případné závady přechodu otevřené/zavřené smyčky.
Filtrační koeficienty odhadu
Výchozí konstanty nastavené pro koeficienty filtrů by měly poskytovat dobré výsledky pro většinu motorů. Nicméně snížení koeficientů by snížilo fázové zpoždění, což by mohlo být užitečné zejména při vysokých rychlostech, kde je změna proudu kotvy rychlejší. Mělo by být dosaženo kompromisu mezi filtrační rolí a jejím zpětným účinkem, zavedením fázového posunu.
PI regulátor rychlosti
Pro ladění regulátoru rychlosti lze zesílení P a I upravit několika způsoby. Pro více informací vyhledejte „PID Controller“ na Wikipedii weba přejděte do části „Ladění smyček“.
V případech, kdy není potřeba žádný regulátor otáček, lze režim točivého momentu aktivovat definováním TORQUE_MODE.
KROK 5 – Volitelně vylaďte parametry vysokorychlostního zeslabení pole
POZOR
Obvykle výrobce motoru udává maximální rychlost dosažitelnou motorem, aniž by došlo k jeho poškození (která může být vyšší než rychlost brzdného bodu při jmenovitém proudu). Pokud ne, je možné jej provozovat při vyšších otáčkách, ale pouze po krátkou dobu (přerušovaně) za předpokladu rizika demagnetizace nebo mechanického poškození motoru nebo zařízení k němu připojených. Pokud v režimu Field Weakening dojde ke ztrátě ovladače kvůli špatnému výpočtu úhlu při vysoké rychlosti nad nominální hodnotu, hrozí nebezpečí poškození střídače. Důvodem je, že Back Electromotive Force (BEMF) bude mít větší hodnotu než ta, která by byla získána pro jmenovitou rychlost, čímž překročí objem DC sběrnicetage hodnotu, kterou by musely podporovat výkonové polovodiče a kondenzátory stejnosměrného meziobvodu. Vzhledem k tomu, že navrhované ladění zahrnuje iterativní korekce koeficientů, dokud není dosaženo optimální funkce, ochrana měniče s odpovídajícím obvodem by měla být upravena tak, aby zvládla vyšší objemtages v případě zastavení při vysokých rychlostech.
a) Nastavte počáteční parametry
Nominální a maximální rychlost
Začněte s hodnotou pro jmenovité otáčky RPM (tj. o několik set RPM nižší, než jsou jmenovité otáčky motoru). V tomto example, motor je dimenzován na 3000 ot./min; proto nastavíme NOMINAL_SPEED_RPM na 2800. Prostudujte si specifikaci motoru pro maximální rychlost odbuzení a zadejte tuto hodnotu do MAXIMUM_SPEED_RPM.
Uvědomte si, že pro tyto hodnoty nad (nad) Nominální rychlostí je povolena strategie zeslabení pole, a proto snížení nominální rychlosti použité pro vyhlazení tohoto přechodu znamená další energii vynaloženou na snížení toku vzduchové mezery, což celkově vede k nižší účinnost.
Referenční proud osy D
Vyhledávací tabulka referenčního proudu osy D (ID) má hodnoty mezi 0 a jmenovitým statorovým proudem, rovnoměrně rozdělené na 18 záznamů vyhledávání. Jmenovitý statorový proud lze převzít ze specifikace motoru. Pokud není známa, lze tuto hodnotu aproximovat vydělením jmenovitého výkonu jmenovitým objememtage.
svtage Konstantní inverzní
Záznam ve vyhledávací tabulce odpovídající maximální rychlosti dosažitelné při zeslabení pole je úměrný procentutage zvýšení mechanické rychlosti z nominálních na maximální hodnoty. V záznamech vyhledávací tabulky jsou hodnoty rozloženy rovnoměrně a pokud je inverzní objemtagKonstanta pro maximální rychlost přesahuje rozsah číselného vyjádření (32,767 2), upravte odpovídající faktor měřítka Predivision. Všimněte si, že následující čísla jsou dělena 1 (viz obrázek 1-XNUMX).
Variace indukčnosti
U vyhledávací tabulky změn indukčnosti (LsOver2Ls0) by první hodnota v tabulce měla být vždy poloviční, protože indukčnost základní rychlosti je vydělena svou vlastní dvojnásobnou hodnotou. Tyto hodnoty by měly fungovat pro většinu motorů.
b) Úprava parametrů běhu
Pokud výsledky běhu softwaru v těchto podmínkách zastaví motor při otáčkách vyšších než jmenovitých, je to způsobeno tím, že vyhledávací tabulky byly naplněny odhadovanými hodnotami, které v určitém okamžiku neodpovídají skutečným nelinearitám. Jakmile se motor zastaví, okamžitě zastavte provádění programu a zachyťte hodnotu indexu (FdWeakParm.qIndex) v okně sledování ladicího programu. Index označuje bod, ve kterém hodnoty IDREF (viz tabulka IDREF v kroku 5a) ve vzestupném pořadí nebyly účinné a měly by být aktualizovány. Pro další zlepšení výkonu by měla být hodnota indikovaná aktuálním indexem ve vyhledávací tabulce nahrazena hodnotou indikovanou dalším indexem (FdWeakParm.qIndex + 1) a znovu by mělo být zkontrolováno chování motoru. Dosažitelná rychlost by se měla zvýšit a opakováním tohoto procesu bude dosaženo několikanásobku maximální rychlosti pro referenční jmenovitý proud uložený na ose d. Pokud je maximální rychlost získaná pro jmenovitý proud nižší než cílová, absolutní hodnota reference proudu osy d by měla být zvýšena nad jmenovitou hodnotu. Jako example, pokud nelze dosáhnout 5500 RPM, změňte proud IDREF_SPEED17 z -1.53 na -1.60 a zkuste to znovu. Zvýšení referenční hodnoty proudu d by mělo začít od hodnoty označené indexem, kde se motor zastavil. Hodnota indexu by měla odpovídat skutečným otáčkám motoru měřeným na hřídeli pomocí otáčkoměru, přičemž je třeba mít na paměti, že vyhledávací index se vypočítává pomocí referenční rychlosti, nikoli skutečné rychlosti. Jakmile nárůst d-proudu přestane zvyšovat rychlost (přílišné zvýšení proudu obecně zastaví motor), index odpovídající zastavení bude indikovat, kde by měla být nastavena hodnota indukčnosti (zvýšení nebo snížení její hodnoty). Jako poslední se aktualizuje vyhledávací tabulka změn indukčnosti.
Všimněte si následujících podrobností o funkci ochrany kódu na zařízeních Microchip:
- Produkty Microchip splňují specifikace obsažené v jejich konkrétním datovém listu Microchip.
- Microchip věří, že jeho rodina produktů je jednou z nejbezpečnějších rodin svého druhu na současném trhu, pokud se používají zamýšleným způsobem a za normálních podmínek.
- K porušení funkce ochrany kódu se používají nepoctivé a možná i nezákonné metody. Všechny tyto metody, pokud je nám známo, vyžadují použití produktů Microchip způsobem mimo provozní specifikace obsažené v datových listech společnosti Microchip. Osoba, která tak činí, je s největší pravděpodobností zapojena do krádeže duševního vlastnictví.
- Microchip je ochoten spolupracovat se zákazníkem, který má obavy o integritu svého kódu.
- Společnost Microchip ani žádný jiný výrobce polovodičů nemůže zaručit bezpečnost svého kódu. Ochrana kódem neznamená, že garantujeme, že produkt je „nerozbitný“.
Ochrana kódu se neustále vyvíjí. My ve společnosti Microchip jsme odhodláni neustále zlepšovat funkce ochrany kódu našich produktů. Pokusy prolomit funkci ochrany kódu Microchip mohou být porušením zákona Digital Millennium Copyright Act. Pokud takové činy umožňují neoprávněný přístup k vašemu softwaru nebo jinému dílu chráněnému autorským právem, můžete mít právo podat žalobu o pomoc podle tohoto zákona.
Informace obsažené v této publikaci týkající se aplikací zařízení a podobně jsou poskytovány pouze pro vaše pohodlí a mohou být nahrazeny aktualizacemi. Je vaší odpovědností zajistit, aby vaše aplikace odpovídala vašim specifikacím. MICROCHIP NEPOSKYTUJE ŽÁDNÁ PROHLÁŠENÍ ANI ZÁRUKY JAKÉHOKOLI DRUHU, AŤ UŽ VÝSLOVNÉ NEBO PŘEDPOKLÁDANÉ, PÍSEMNÉ NEBO ÚSTNÍ, ZÁKONNÉ NEBO JINÉ, TÝKAJÍCÍ SE INFORMACÍ, VČETNĚ, MIMO JINÉ, JEJICH STAVU, KVALITY, VÝKONU, VÝKONU, TN. Microchip se zříká veškeré odpovědnosti vyplývající z těchto informací a jejich použití. Použití zařízení Microchip v aplikacích na podporu života a/nebo v bezpečnostních aplikacích je zcela na riziko kupujícího a kupující souhlasí s tím, že bude Microchip bránit, odškodnit a chránit před všemi škodami, nároky, žalobami nebo výdaji vyplývajícími z takového použití. Žádné licence nejsou poskytovány, implicitně ani jinak, v rámci jakýchkoli práv duševního vlastnictví společnosti Microchip.
ochranné známky
Název a logo Microchip, logo Microchip, dsPIC, KEELOQ, logo KEELOQ, MPLAB, PIC, PICmicro, PICSTART, logo PIC32, rfPIC a UNI/O jsou registrované ochranné známky společnosti Microchip Technology Incorporated v USA a dalších zemích. FilterLab, Hampshire, HI-TECH C, Linear Active Thermistor, MXDEV, MXLAB, SEEVAL a The Embedded Control Solutions Company jsou registrované ochranné známky společnosti Microchip Technology Incorporated v USA Analog-for-the-Digital Age, Application Maestro, CodeGuard, dsPICDEM, dsPICDEM. net, dsPICworks, dsSPEAK, ECAN, ECONOMONITOR, FanSense, HI-TIDE, In-Circuit Serial Programming, ICSP, Mindi, MiWi, MPASM, logo MPLAB Certified, MPLIB, MPLINK, mTouch, Octopus, OmniscientCC, Generace kódu, PICCPICCPI 18, PICDEM, PICDEM.net, PICkit, PICtail, REAL ICE, rfLAB, Select Mode, Total Endurance, TSHARC, UniWinDriver, WiperLock a ZENA jsou ochranné známky společnosti Microchip Technology Incorporated v USA a dalších zemích. SQTP je servisní značka společnosti Microchip Technology Incorporated v USA Všechny ostatní ochranné známky zde uvedené jsou majetkem příslušných společností. © 2010, Microchip Technology Incorporated, vytištěno v USA, všechna práva vyhrazena.
CELOSVĚTOVÝ PRODEJ A SERVIS
AMERIKY
Kancelář společnosti
2355 West Chandler Blvd.
Chandler, AZ 85224-6199
tel: 480-792-7200
Fax: 480-792-7277
Technická podpora:
http://support.microchip.com
Web Adresa:
www.microchip.com
Dokumenty / zdroje
 |
Průvodce laděním MICROCHIP AN1292 [pdfUživatelská příručka AN1292 Průvodce laděním, AN1292, Průvodce laděním, Průvodce |
