Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 11:32

Здравствуйте.
В процессе разработки привода на базе ДПТ возникло недопонимание: в силовой части привода датчик тока установлен между цепью истоков нижних плеч H-моста и общим проводом, т.о. любой ток, который протекает в цепи двигателя, датчик тока будет трактовать как положительный. Насколько мне известно, это самая распространенная схема подключения датчика тока в ДПТ, однако не совсем ясно, каким образом в таком случае должен работать регулятор тока, т.к., насколько я понимаю, он также учитывает и индуктивные выбросы двигателя в генераторном режиме, а также при такой схеме подключения не удается сделать реверс двигателя. Коллега посоветовал сделать по-другому: просто принять допущение, что для регулятора тока реверса не существует и он отрабатывает задание всегда в одном направлении - положительном, а выход регулятора тока уже переводить в нужное направление в зависимости от того, что выдал регулятор скорости. Попробовал так сделать, собрав следующую систему управления
Model.PNG
Рис.1.
Model.PNG (52.41 КБ) 452 просмотра
В данном варианте модели я сымитировал тот факт, что все токи, протекающие в цепи двигателя, будут трактоваться только как положительные, с помощью блока abs3, а блоком abs6 выход регулятора скорости я ввожу регулятору тока взятый по модулю - как будто бы двигатель крутится только в одну сторону всегда. Затем уже ошибку рассогласования умножаю на знак выхода регулятора скорости.
На вход подается в нулевой момент времени задание на скорость в 150 рад/с (для данного примера). В таком случае система управления отрабатывает все корректно, вот графики работы контура скорости:
speed - normal.jpg
Рис.2.
speed - normal.jpg (31.09 КБ) 452 просмотра
Здесь сверху вниз: задание скорости, обратная связь по скорости, ошибка рассогласования. Точно также все хорошо и с регулятором тока:
current - normal.jpg
Рис.3.
current - normal.jpg (33.68 КБ) 452 просмотра
Аналогично сверху вниз: задание тока, обратная связь, ошибка рассогласования.
Продолжение в следующем сообщении.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 11:36

Когда же задаю уставку по скорости отрицательную (в данном примере -150 рад/с), то поначалу система управления отрабатывает корректно, а затем, практический дойдя по току и скорости до установившегося режима, внезапно сваливается в неустойчивое состояние. Вот графики для примера. Контур скорости:
speed set-out-error.jpg
Рис.4.
speed set-out-error.jpg (33.07 КБ) 446 просмотров
Сверху вниз: уставка, обратная связь, ошибка рассогласования.

Контур тока:
current set-out-error.jpg
Рис.5.
current set-out-error.jpg (31.37 КБ) 451 просмотр
Сверху вниз: уставка, обратная связь, ошибка рассогласования.

Стал анализировать и, в итоге, заметил, что именно регулятор тока начал вести себя неадекватно в таком виде, когда скорость привода приближается к установившемуся состоянию. Не знаю, насколько можно верить вообще данным такой степени приближения в simulink, но тем не менее увеличил в scope'ах показания до того самого момента, когда все скатывается в неустойчивое состояние, добавив к графикам уставки и обратной связи также график того, что выдают регуляторы скорости и тока. Продолжение в следующем сообщении.
Последний раз редактировалось sdv_cyborg! 12 сен 2018, 13:53, всего редактировалось 1 раз.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 11:44

Получилась следующая картина.
Контур скорости:
speed set-out-error zoomed.jpg
Рис.6.
speed set-out-error zoomed.jpg (29.81 КБ) 451 просмотр
Сверху вниз аналогично предыдущим.

Контур тока:
current set-out-error zoomed.jpg
Рис.7.
current set-out-error zoomed.jpg (30.73 КБ) 451 просмотр
Также, сверху вниз аналогично предыдущим.

А также графики выходов регуляторов:
speed-current reg out zoomed.jpg
Рис.8.
speed-current reg out zoomed.jpg (51.03 КБ) 451 просмотр
Здесь сверху вниз: выход регулятора скорости, выход регулятора тока, знак выхода регулятора скорости.

Здесь, присмотревшись, обратил внимание, что регулятор скорости отрабатывает задание как положено и не выдает никаких фокусов, в то время, как регулятор тока внезапно "срывается" моментально повышая выходное напряжение, так, будто бы было задание мгновенно сделать реверс, тем самым выводя всю систему из устойчивого состояния. При этом, опять-таки, если верить графикам скорости и тока, основания для этого никаких не было.
Отмечу, что блок восстановления направления вращения пробовал ставить и после регулятора, и после блока транзисторного преобразователя - поведение абсолютно одинаковое.
Также отмечу, что если убрать все эти лишние блоки взятия по модулю и знаков, то система работает устойчиво в обоих направлениях вращения двигателя.

Какие здесь меры возможно предпринять? Стоит искать пути программно имитировать вращение в одном направлении, или же для таких случаев следует датчик тока устанавливать в другие цепи? Хотя, например, я не видел ни разу, чтобы его ставили, скажем, прямо последовательно с двигателем.

Аватара пользователя
Лашкевич Максим
Сообщения: 109
Зарегистрирован: 30 дек 2015, 10:38

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение Лашкевич Максим » 12 сен 2018, 13:34

Добрый день. Приложите, пожалуйста, схему силовой части, чтобы не было недопонимания, где стоит датчик, какой тип датчика и какие где ключи.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 13:47

Вот схема:
H-bridge.PNG
H-bridge.PNG (39.14 КБ) 446 просмотров
Драйверы - бутстрепные IR2113S, двигатель подключается к XT2. DA9 - датчик тока ACS754, однополярный. Управляется драйвер по принципу Sign/Magnitude, т.е. ШИМ подается на плечи одного полумоста, а в другом при этом верхний ключ закрыт, нижний - открыт.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 13:54

И да, во втором своем сообщении я допустил ошибку, подставив не тот график для контура скорости. Уже исправил.

Аватара пользователя
Лашкевич Максим
Сообщения: 109
Зарегистрирован: 30 дек 2015, 10:38

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение Лашкевич Максим » 12 сен 2018, 14:04

Если поставить быстродействующий двуполярный датчик тока в то же место, то тогда синхронизируя моменты измерения тока с моментами открывания нижних ключей можно полноценно измерять ток в двигателе. Типа если открыт правый нижний ключ, то датчик будет показывать ток в плюс, а если левый нижний, то в минус, например. Синхронизацию запуска АЦП с таймером шим во многих микроконтроллерах сделать можно (запускать измерение по нулю и по периоду таймера), а ток проще всего измерять шунтовым способом.
В текущей схеме хорошо не сделать, если не изобретать совсем уж "бездатчиковую" систему с наблюдателями и моделями двигателя и не завязываться на параметры конкретного двигателя.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

sdv_cyborg!
Сообщения: 14
Зарегистрирован: 26 июл 2018, 20:30

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение sdv_cyborg! » 12 сен 2018, 14:20

Т.е. я правильно понимаю, что для того, чтобы правильно отслеживать момент, необходимо ставить два двухполярных датчиках, по одному в каждое плечо, либо последовательно двигателю ставить шунт?

Аватара пользователя
Лашкевич Максим
Сообщения: 109
Зарегистрирован: 30 дек 2015, 10:38

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение Лашкевич Максим » 12 сен 2018, 14:22

Один датчик двуполярный в то же место, где стоит у вас. И датчик этот может быть шунтом.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

Аватара пользователя
Лашкевич Максим
Сообщения: 109
Зарегистрирован: 30 дек 2015, 10:38

Re: Проблемы с контуром регулирования тока у ДПТ.

Сообщение Лашкевич Максим » 12 сен 2018, 14:39

Впрочем, если ваш однополярный датчик измеряет ток не по модулю, а в одну сторону ток измеряет, в другую нет (показывает ноль), то можно попробовать выкрутиться даже и с одним таким однополярным датчиком, просто фиксируя, при открытии какого нижнего ключа он начинает показывать ток, правого или левого, и в зависимости от этого проставлять знак току.
С уважением,
Лашкевич Максим.
skype: maxlashk
Инженер-программист ООО "НПФ Вектор", Москва.

Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость