Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata

Presentazione sul tema: "Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata"— Transcript della presentazione:

1 Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Tesi di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata Realizzazione sperimentale di un controllo vettoriale per motore asincrono Laureando Paolo FABRIS Relatore Prof. Roberto MENIS 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 H8 3687 3/22

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

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

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

10 SIMULAZIONE Risposta a un gradino di coppia 10/22

11 SIMULAZIONE Risposta a un gradino di velocità 11/22

12 SIMULAZIONE Risposta gradino coppia/velocità 12/22

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

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

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

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

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

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

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

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

21 CONCLUSIONI Si può eseguire l’elaborazione 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 dell’inverter) 21/22

22 SVILUPPI FUTURI Migrazione dell’algoritmo 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