Pilotage d un actionneur synchrone par le DSP TMS 320 F 240 de chez Texas Instruments. Choo Joo Hwee Lamant Christophe Ramanaïdou Etex suiveur: M. Réama

Pilotage d ’un actionneur synchronepar le DSP TMS 320 F 240 de chez Texas Instruments.

Choo Joo HweeLamant ChristopheRamanaïdou Etex

suiveur: M. Réama

1- Le problème d ’entraînement d ’une charge par un système électromécanique

2- Les deux grandes familles de moteurs

3- Le pilotage d ’un actionneur synchrone

4- L ’organe de calcul

5- La programmation du contrôle vectoriel

6- L ’onduleur triphasé

1- Le problème d ’entraînement d ’une charge1- Le problème d ’entraînement d ’une charge par un système électromécaniquepar un système électromécanique






Couple produit par un système électromécanique :

)( IkC e

Les difficultés de commande diffèrent suivant la machine utilisée.


2- Les deux grandes familles de moteurs2- Les deux grandes familles de moteurs2.1- Les machines à courant continu2.2- Les machines à champ tournant







2.1- Les machines à courant continu2.1- Les machines à courant continu2.2- Les machines à champ tournant





I

La machine à courant continu

..IkCI e

De plus I et sont indépendants réglages souples


2- Les deux grandes familles de moteurs2.1- Les machines à courant continu

2.2- Les machines à champ tournant2.2- Les machines à champ tournant





N

SN

S

La machine synchrone

Théorème de Ferraris Champ tournant

!),(

),(compliquécoupleducontrôle

fréquencetensoinf

fréquencetensoinfI



3- Le pilotage d ’un actionneur synchrone3- Le pilotage d ’un actionneur synchrone3.1- La commande scalaire3.2- La commande vectorielle







3.1- La commande scalaire3.1- La commande scalaire3.2- La commande vectorielle




1re solution : la commande scalaire

Mise en œuvre des correcteurs compliquée

Offre peu de possibilités en ce qui concerne les lois de commande.

Onduleur b

c

a

Commande

AsservissementDes troiscourants

Comparaison

Courantsde

référenceIr1

Ir2

Ir3

iaib

icPosition



3- Le pilotage d ’un actionneur synchrone3.1- La commande scalaire

3.2- La commande vectorielle3.2- La commande vectorielle




2ème solution : la commande vectorielle

Onduleurb

c

a

Commande

P-1

P

Cd

Cq

idiq

idref

iqref

iaib

ic Position

Les courants id et iq sont constants si les courants réels sont sinusoïdaux

Les deux axes sont découplés contrôle indépendants des deux courants

Possibilité d ’envisager des commandes numériques

b

d

q

a

c

q

d

a

Commande vectorielle : système diphasé

La commande vectorielle nécessite la transformation : Triphasé Diphasé

Commande vectorielle : Transformée de Park

1..

.

.

2

1

2

1

2

1

)3

4sin()

3

2sin(sin

)3

4cos()

3

2cos(cos

3

2

PZPZ

VPV

IPI

P

abcdq

abcdq

abcdq

b

q

da

c

2/32/3

2/3

Commande vectorielle : expression du couple

qqdd ivivPsystèmesdeuxdeseEquivalenc ..

dqqdeeméca iipCCP

sse

qds

qds

IpC

III

..3

,3

1

,3

1

Commande vectorielle : contrôle du couple

Is

s

3qi

3di

d

q

qeqs

dikC

iI

icoupleenCommande

0

0:

continucourantà

machinelaàéquivalentIpCIILLpC svesvsdqe ..3cos..3)2sin(..

2

3. 02




4- L ’organe de calcul4- L ’organe de calcul4.1- Le D.S.P. TMS 320 F 2404.2- Les principaux éléments utilisés







4.1- Le D.S.P. TMS 320 F 2404.1- Le D.S.P. TMS 320 F 2404.2- Les principaux éléments utilisés



Le D.S.P. TMS320F240

permet d ’implanter des algorithmes complexes :

contrôleurs performants

diminution du nombre de capteurs (observateur-contrôleur)

calcul en temps réel

minimisation du nombre de commutations des interrupteurs de puissance.

Caractéristiques du TMS320F240 virgule fixe

20 millions d ’opérations par seconde

2 C.A.N simultanés

12 sorties PWM avec gestion des temps morts

circuit Q.E.P




4- L ’organe de calcul4.1- Le D.S.P. TMS 320 F 240

4.2- Les principaux éléments utilisés4.2- Les principaux éléments utilisés



D.S.PD.S.PEntréesEntrées SortiesSorties

C.P.UC.P.U

unité de capture

signal 1

signal 2

horloge ducompteur

direction

D.S.PD.S.PEntréesEntrées SortiesSorties

unité arithmétiqueet logique

C.P.UC.P.U

unité de capture

convertisseuranalogiquenumérique

modulationde largeur

d ’impulsions

convertisseurnumériqueanalogique

compteur

comparaison

PWMx (actif bas)

PWMx+1 (actif haut)

temps mort

période du compteur





5- La programmation du contrôle vectoriel5- La programmation du contrôle vectoriel5.1- L ’acquisition des courants5.2- Le régulateur de courant5.3- La génération des impulsions


Initialisation:• des variables• des registres

Boucle infinieBoucle infinie

underflow du timer 1

ic=-ia-ib

Transfo réel/Clarke

)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref

Régulation en courant

PI

Vq Vd

VV

Détectiondu secteur

t2t1

Détermination destrois cycles

tcontbontaon

Assignement des cyclesau phase du moteur

(CMPRx)Onduleur

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-

Calcul des tempst1 et t2

Sys

tèm

e

Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

= - 90°






5.1- L ’acquisition des courants5.1- L ’acquisition des courants5.2- Le régulateur de courant5.3- La génération des impulsions


ia ib

Charge

DSPDSP

ic=-ia-ib

icibia

ia ib

Charge

DSPDSP

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

icibia

ia ib

ii

Charge

DSPDSP

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

icibia

ia ib

ii

Charge

DSPDSP

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

Charge

Bou

cle

de

re

tou

r

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d





5- La programmation du contrôle vectoriel5.1- L ’acquisition des courants

5.2- Le régulateur de courant5.2- Le régulateur de courant5.3- La génération des impulsions


ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

Charge

+

-+

-

Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d





5- La programmation du contrôle vectoriel5.1- L ’acquisition des courants5.2- Le régulateur de courant

5.3- La génération des impulsions5.3- La génération des impulsions


ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

VV

Charge

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-

Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

VV


Charge

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-

Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

Détection du secteur de la tension (V, V)

V

V

Vm

3

1

5

4

6

2

V4 (011)

V6 (110)V2 (010)

V1 (001)

V3 (011)

V5 (101)

La tension (V, V) est transformée dans les variables intermédiares

V

V

V

V

V

ref

ref

ref

.

21

211

232

30

3

2

1V

V

Vref1

Vref2

Vref3

Si 01refV alors 1A sinon 0A

Si 02refV alors 1B sinon 0B

Si 03refV alors 1C sinon 0C

CBAteur 42sec

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

VV


t2t1

Charge

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-


Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

Calcul des temps t1 et t2 correspondants au

secteur de la tension

V

VinvTV

Z

Y

X

cDC .

23

231

232

30

.

V

Vsecteur

Y

Z

X

Si PWMPRDtt 21

alors21

11 tt

PWMPRDttsat

2122 tt

PWMPRDtt sat

t1

t2

secteur 1 2 3 4 5 6t1 Z Y -Z -X X -Yt2 Y -X X Z -Y -Z

t1

t2

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

VV


t2t1


tcontbontaon

Charge

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-


Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

t1

t2

taon

tbon

tcon

Détermination des trois cycles

221 ttPWMPRD

taon

1ttt aonbon

2ttt boncon

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

VV


t2t1


tcontbontaon


(CMPRx)

Onduleur

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv

+

-+

-


Sys

tèm

e

Bou

cle

de

re

tou

r

Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

Assignement des cycles au phase du moteur

secteur 1 2 3 4 5 6phaseCMPR1 tbon taon taon tcon tcon tbon

CMPR2 taon tcon tbon tbon taon tcon

CMPR3 tcon tbon tcon taon tbon taon

taon

secteur

tbon

tcon

CMPR1

CMPR2

CMPR3

secteur 1 2 3 4 5 6phaseCMPR1 tbon taon taon tcon tcon tbon

CMPR2 taon tcon tbon tbon taon tcon

CMPR3 tcon tbon tcon taon tbon taon






6- L ’onduleur triphasé6- L ’onduleur triphasé

Onduleur Triphasé

E/2

E/2

O

T1

T2

T3

T4

T5

T6

N

A B CDSP

CMPR1CMPR3CMPR5

CMPR4CMPR2

CMPR6

Conclusion

ic=-ia-ib


)(2

1

)](2

1[

3

2

cb

cba

iii

iiii

Transfo Clarke/Park

icibia

ia ib

ii

iqid

VV


t2t1


tcontbontaon


(CMPRx)

Onduleur

Transfo Park/Clarke

cos.sin.

sin.cos.

qd

qd

vvv

vvv


Sys

tèm

e

Bou

cle

de

re

tou

r

idref = 0 iqref


PI

Vq Vd

+

-+

-Correcteur

DSPDSP

sin.cos.

sin.cos.

iii

iii

q

d

?

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