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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.

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1 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

2 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

3 1- Le problème d entraînement d une charge par un système électromécanique 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

4 Couple produit par un système électromécanique : Les difficultés de commande diffèrent suivant la machine utilisée.

5 1- Le problème d entraînement d une charge par un système électromécanique 2- Les deux grandes familles de moteurs 2.1- Les machines à courant continu 2.2- Les machines à champ tournant 3- Le pilotage d un actionneur synchrone 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

6 1- Le problème d entraînement d une charge par un système électromécanique 2- Les deux grandes familles de moteurs 2.1- Les machines à courant continu 2.2- Les machines à champ tournant 3- Le pilotage d un actionneur synchrone 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

7 La machine à courant continu De plus I et sont indépendants réglages souples

8 1- Le problème d entraînement d une charge par un système électromécanique 2- Les deux grandes familles de moteurs 2.1- Les machines à courant continu 2.2- Les machines à champ tournant 3- Le pilotage d un actionneur synchrone 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

9 N S N S La machine synchrone Théorème de Ferraris Champ tournant

10 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 3.1- La commande scalaire 3.2- La commande vectorielle 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

11 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 3.1- La commande scalaire 3.2- La commande vectorielle 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

12 1 re 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 Asservissement Des trois courants Comparaison Courants de référence Ir1 Ir2 Ir3 ia ib ic Position

13 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 3.1- La commande scalaire 3.2- La commande vectorielle 4- L organe de calcul 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

14 2 ème solution : la commande vectorielle Onduleur b c a Commande P -1 P Cd Cq id iq id ref iq ref ia ib ic Position Les courants i d et i q sont constants si les courants réels sont sinusoïdaux Les deux axes sont découplés contrôle indépendants des deux courants Possibilité d envisager des commandes numériques

15 b d q a c q d a Commande vectorielle : système diphasé La commande vectorielle nécessite la transformation : Triphasé Diphasé

16 Commande vectorielle : Transformée de Park b q d a c 2 /3

17 Commande vectorielle : expression du couple

18 Commande vectorielle : contrôle du couple IsIs s d q

19 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 4.1- Le D.S.P. TMS 320 F Les principaux éléments utilisés 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

20 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 4.1- Le D.S.P. TMS 320 F Les principaux éléments utilisés 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

21 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.

22 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

23 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 4.1- Le D.S.P. TMS 320 F Les principaux éléments utilisés 5- La programmation du contrôle vectoriel 6- L onduleur triphasé

24 D.S.P Entrées Sorties C.P.U unité de capture

25

26 D.S.P Entrées Sorties unité arithmétique et logique C.P.U unité de capture convertisseur analogique numérique modulation de largeur d impulsions convertisseur numérique analogique

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28 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 5.1- L acquisition des courants 5.2- Le régulateur de courant 5.3- La génération des impulsions 6- L onduleur triphasé

29 Initialisation: des variables des registres Boucle infinie underflow du timer 1

30 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Détection du secteur t2t2 t1t1 Détermination des trois cycles t c on t b on t a on Assignement des cycles au phase du moteur (CMPRx) Onduleur Transfo Park/Clarke Calcul des temps t1 et t2 Système Boucle de retour Correcteur DSP = - 90°

31 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 5.1- L acquisition des courants 5.2- Le régulateur de courant 5.3- La génération des impulsions 6- L onduleur triphasé

32 iaia ibib Charge DSP

33 i c =-i a -i b icic ibib iaia iaia ibib Charge DSP

34 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke icic ibib iaia iaia ibib i i Charge DSP

35 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke icic ibib iaia iaia ibib i i Charge DSP

36 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid Charge Boucle de retour DSP

37 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 5.1- L acquisition des courants 5.2- Le régulateur de courant 5.3- La génération des impulsions 6- L onduleur triphasé

38 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd Charge Boucle de retour Correcteur DSP

39 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 5.1- L acquisition des courants 5.2- Le régulateur de courant 5.3- La génération des impulsions 6- L onduleur triphasé

40 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Charge Transfo Park/Clarke Boucle de retour Correcteur DSP

41 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Détection du secteur Charge Transfo Park/Clarke Boucle de retour Correcteur DSP

42 Détection du secteur de la tension (V, V ) V V VmVm V4 (011) V6 (110) V2 (010) V1 (001) V3 (011) V5 (101)

43 La tension (V, V ) est transformée dans les variables intermédiares V V Vref1 Vref2 Vref3

44 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Détection du secteur t2t2 t1t1 Charge Transfo Park/Clarke Calcul des temps t1 et t2 Boucle de retour Correcteur DSP

45 Calcul des temps t1 et t2 correspondants au secteur de la tension V V secteur Y Z X t1 t2 t1 t2

46 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Détection du secteur t2t2 t1t1 Détermination des trois cycles t c on t b on t a on Charge Transfo Park/Clarke Calcul des temps t1 et t2 Boucle de retour Correcteur DSP

47 t1 t2 taon tbon tcon Détermination des trois cycles

48 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd V V Détection du secteur t2t2 t1t1 Détermination des trois cycles t c on t b on t a on Assignement des cycles au phase du moteur (CMPRx) Onduleur Transfo Park/Clarke Calcul des temps t1 et t2 Système Boucle de retour Correcteur DSP

49 Assignement des cycles au phase du moteur taon secteur tbon tcon CMPR1 CMPR2 CMPR3

50 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

51 Onduleur Triphasé E/2 O T1 T2 T3 T4 T5 T6 N ABC DSP CMPR1 CMPR3 CMPR5 CMPR4 CMPR2 CMPR6

52 Conclusion

53 i c =-i a -i b Transfo réel/Clarke Transfo Clarke/Park icic ibib iaia iaia ibib i i iqiq idid V V Détection du secteur t2t2 t1t1 Détermination des trois cycles t c on t b on t a on Assignement des cycles au phase du moteur (CMPRx) Onduleur Transfo Park/Clarke Calcul des temps t1 et t2 Système Boucle de retour i d ref = 0i q ref Régulation en courant PI VqVq VdVd Correcteur DSP

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