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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Realizzazione sperimentale di un controllo vettoriale per motore.

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Presentazione sul tema: "UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Realizzazione sperimentale di un controllo vettoriale per motore."— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Realizzazione sperimentale di un controllo vettoriale per motore asincrono Relatore Prof. Roberto MENIS Laureando Paolo FABRIS Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata Anno accademico

2 SOMMARIO Obiettivo Controllo ad orientamento di campo indiretto Simulazione Implementazione Conclusioni Sviluppi futuri 2/22

3 OBIETTIVO Implementare un algoritmo di controllo vettoriale ad orientamento di campo indiretto (FOC) per un motore asincrono sfruttando il microcontrollo HITACHI H /22

4 CONTROLLO AD ORIENTAMENTO DI CAMPO INDIRETTO Vantaggi Controllo accurato e efficiente Elaborazione in tempo reale Controllo diretto della coppia e flusso Uso della CPU Portabilità Hardware 4/22

5 CONTROLLO AD ORIENTAMENTO DI CAMPO INDIRETTO Svantaggi Elevata complessità computazionale: Richiede CPU con prestazioni elevate Sensitività parametrica Richiede modello accurato Presenza del sensore di velocità: Difficoltà per migrazione da V/f a vettoriale Affidabilità Aumento dei costi 5/22

6 CONTROLLO AD ORIENTAMENTO DI CAMPO INDIRETTO Problema CPU HITACHI non è molto performante Sostituzione motore variazione costanti Soluzione Firmware scritto in assembly Si impostano alcuni parametri nel sorgente MATALB (Lr, Rr, RPM, RMS, I, p) e si ricavano tutte le costanti moltiplicative 6/22

7 SIMULAZIONE 7/22 Simulazione nel dominio del tempo discreto Script MATLAB Rappresentazione dati in 16-bit (Fixed-Point) Simulazione look-up-table Verifica formato grandezze e dati Coppia resistente Velocità di riferimento Visualizza grandezze e variabili interne Visualizza velocità e coppia

8 SIMULAZIONE 8/22 Risposta a vuoto Errore di coppia Errore di velocità Tensione concatenata Correnti di fase Error di flusso Posizione flusso

9 SIMULAZIONE 9/22 Risposta a vuoto Velocità di riferimento Coppia resistente

10 SIMULAZIONE 10/22 Risposta a un gradino di coppia

11 SIMULAZIONE Risposta a un gradino di velocità 11/22

12 SIMULAZIONE Risposta gradino coppia/velocità 12/22

13 PWM 3-fase Convertitori ADC 10-bit Lettura direzione IMPLEMENTAZIONE 13/22 Clock 16MHz 56KByte 3KByte RS232 Impulsi encoder Interrupt esterno

14 IMPLEMENTAZIONE 14/22 Timer Z Inizializzazione Registro di comparazione Dead Time Overflow Flag Underflow Flag

15 IMPLEMENTAZIONE 15/22 Sorgenti scritti in C Inizializzazion e alimentazione Segnale di reset Reset Configurazione periferiche e interrupt Inizializzazione look-up-table e variabili interne msg<=5 Disattivazione PWM Visualizzazione messaggio di errore Sleep SI NO 0 interrupt esterno 1, 2 saturazione ia e ib 3 interrupt PWM non valido 4, 5 T1 < 0, T2 < 0 IRQ0 IRQ1 PWMInt

16 IMPLEMENTAZIONE 16/22 PWMInt() OVF==1 OVF=0 UDF==1 Msg=3 Lettura correnti Sat Msg=1,2 FOC() Start End Si No Si No

17 Regolatore PI di velocità Calcolo della posizione angolare del flusso Aggiornamento funzioni trigonometriche PI iSq PI iSd Trasformata inversa di Park Lettura velocità ref e segno Lettura velocità di rotore 17/22 FOC() scritta in assembly Start Salva registri nello stack Trasformata di Clarke Trasformata di Park IMPLEMENTAZIONE

18 T1+T2>Ts IMPLEMENTAZIONE 18/22 Calcolo delle componenti di riferimento Determinazione del settore Percalcolo dei tempi dapplicazione Assegnamento tempi in base al settore Aggiustamento saturazione Si No Assegnamento duty-cycle Ripristino registri dallo stack End

19 IMPLEMENTAZIONE 19/22 Debugging Scheda di programmazione JTAG Emulatore E7 Abimente di sviluppo Hiatchi Embedde Workshop

20 IMPLEMENTAZIONE Workspace Indirizzi delle label Informazioni di debugging Informazioni sulle istruzioniValori variabili Registri CPU Editor Breakpoint/PC Indirizzi istruzioni Aggiornamento passo Aggiornamento cicli di clock Aggiornamento registri 20/22

21 CONCLUSIONI Si può eseguire lelaborazione in tempo reale con CPU HITACHI H (ottimizzando il firmware in assembly) Buona dinamica di controllo del motore asincrono Efficienza elevata nel processo di conversione DC/AC (modulazione SVPWM dellinverter) 21/22

22 SVILUPPI FUTURI Migrazione dellalgoritmo di controllo su CPU HITACHI H8 a 16-bit /32-bit più performante (compatibile con CPU precedenti appartenenti alla serie H8 300H) Implementazione del firmware interamente in C su CPU più performante Adattamento algoritmo per motore BLDC 22/22


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