Architecture Matérielle de Commande des .2014-01-26 · Architecture Matérielle de Commande des

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  • Architecture Matrielle de Commande des Machines

    EE812 CM Salle 107EE812 TP Lab. de microprocesseursSupport de courshttp://baghli.com/doc_archi_cmde.php

    Lotfi BAGHLI -1-Facult de Technologie

  • Chane de conversion lectromcaniqueqSchma synoptique

    Energie(Batterie)

    Contrleur(DSP / C)

    Moteur(MAS)

    Amplificateur(Onduleur)

    Charge(?)(DSP / C) (MAS)(Onduleur) (?)

    Superviseur(Homme)

    L. BAGHLI 2-

    Facult de Technologie

  • PlanGnralits sur la commande de

    machinesmachines Elments dune chane de conversion

    l t ilectromcanique Motorisations lectriques Electronique de puissance CommandesCommandes Contrle vectoriel de la MS

    Lotfi BAGHLI -3-Facult de Technologie

  • PlanComposants matriels :

    DSP C d l h h DSP, C, onduleur, hacheur Capteurs : position, vitesse, acclromtres

    et gyroscopes MEMS, courant, tension,induction)

    Priphriques internes au dspic : ADC,PWM, I/O, UART

    Lotfi BAGHLI -4-Facult de Technologie

  • PlanComposants logiciels :

    Programmes de contrle Programmes de contrle Boucles de rgulation ISR

    Lotfi BAGHLI -5-Facult de Technologie

  • PlanEtude du systme par l'exemple :

    carte comportant un C dspic 16 bits carte comportant un C dspic 16 bits30F3010, un onduleur triphas, en circuitintgr (L6234) une interface UART-RS232intgr (L6234), une interface UART-RS232MAX3233 et des composants annexes :http://baghli com/dspic archi cmde php http://baghli.com/dspic_archi_cmde.php

    Lotfi BAGHLI -6-Facult de Technologie

  • Carte dessaisCarte d essaisdspic 30F3010Potentiomtre

    O d l i h

    Bouton poussoir

    Onduleur triphas L6234Interface UART

    RS232

    Connecteur RS232 Branchement du

    RS232 (MAX3233)

    Connecteur RS232 (vers PC) moteur triphas

    (sortie)

    Connecteur du programmateur PicKit2

    Alimentation 5V 9 V (entre)

    L. BAGHLI 7-

    Facult de Technologie

    PicKit2 ( )

  • Pilotage dun MS BLDCPilotage d un MS BLDC

    L. BAGHLI 8-

    Facult de Technologie

  • PlanPrise en main de l'outil de dveloppement

    MPLAB / Microchipp Gnration du projet, compilation, chargement,

    dbogage pas pas http://www.microchip.com

    Architecture du dspic 30F3010 etpprogrammation en C du C dspic

    Lotfi BAGHLI -9-Facult de Technologie

  • PlanEtude des diffrents priphriques du dspic :

    Timers Interruptions temps rel, ISR Convertisseur analogique-numrique (CAN / ADC) Liaison srie asynchrone C - UART / RS232 PC Modulation de largeur d'impulsion (MLI / PWM) pour la

    commande d'onduleur et de hacheurcommande d onduleur et de hacheur Mise en uvre de la communication avec le PC pour le pilotage

    distance et pour la rcupration des donnes en temps rel etl'affichage de courbesl'affichage de courbes

    Exemple d'une commande en V/f et cration d'un champtournant triphas.

    Lotfi BAGHLI -10-

    Facult de Technologie

  • Gnralits sur laGnralits sur la commande de machines

    Elments dune chane de conversionl t ilectromcanique

    Motorisations lectriques Electronique de puissance CommandesCommandes Contrle vectoriel de la MS

    Lotfi BAGHLI -11-

    Facult de Technologie

  • Chane de conversion lectromcaniqueqSchma synoptique

    Energie(Batterie)

    Contrleur(DSP / C)

    Moteur(MAS)

    Amplificateur(Onduleur)

    Charge(?)(DSP / C) (MAS)(Onduleur) (?)

    Superviseur(Homme)

    L. BAGHLI 12-

    Facult de Technologie

  • MoteursMoteurs

    MSConstitution et principe de fonctionnement

    MS Stator triphas, champ tournantp p Rotor excitation ext. ou AP

    rBr

    sBr

    s

    L. BAGHLI 13-

    Facult de Technologie

  • Comparaison des motorisationsComparaison des motorisations

    MCC MS MAS MRV

    Type de machine

    Simplicit de la Commande

    Electronique de Puissance

    Robustesse Cot Puissance massique

    MCC + + - + -MCC + + - + -MS - 0 - + +MAS - 0 + - -0MRV - - + - -

    L. BAGHLI 14-

    Facult de Technologie

  • Electronique de puissanceElectronique de puissanceOnduleur IGBT ou MOSFETTension du bus continuCommande BLDC ou SinusCommande BLDC ou Sinus

    +U K Kb K

    +U K Kb KKa Kb KcKa Kb Kc

    MSa b c

    K'a K'b K'c

    MSa b c

    K'a K'b K'c

    -U -U

    L. BAGHLI 15-

    Facult de Technologie

  • Commande de moteursCommande de moteursMCC

    Simple systme dcoupl Simple, systme dcoupl Contrle analogique ou numrique d'un hacheur

    MRVMRV Alimentation par phase

    Connatre la position du rotor Connatre la position du rotorMS, MAS

    Commande V/f (en industrie) mais pas en traction Commande V/f (en industrie) mais pas en traction Commande vectorielle codeur incrmental /

    absolu / rsolveurabsolu / rsolveur Autopilotage (MS) sondes effet Hall

    L. BAGHLI 16-

    Facult de Technologie

  • Commande vectorielle de MSCommande vectorielle de MSMS de f.e.m. sinusodales Eas Ebs Ecs

    Position connue avec prcision

    2

    prcision

    Calcul lourd, 2 6

    Ias

    transformation de Park

    65

    6Ibs

    ( )( )pC L L I I I= + Rgulation du courant par

    6

    Ics2

    ( )( )pe d q ds qs f qsC L L I I I= +

    hystrsis ou MLI

    L. BAGHLI 17-

    Facult de Technologie

  • Schma bloc dun controlSchma bloc d un control

    *

    Reg Ce* +

    -

    +

    - Reg

    vqs* vas* Ondulevbs

    * MS

    iqs*

    FnP(s)

    + Reg

    vds* C32

    vcs*

    eur MLI

    MS

    ids*

    -

    iqs C23

    ias

    ids 23

    P(-s)ibs

    ics

    p

    d/dt

    L. BAGHLI 18-

    Facult de Technologie

  • Chane de conversion lectromcaniqueqBanc machines

    L. BAGHLI 19-

    Facult de Technologie

  • Composants matrielsComposants matriels

    DSP C onduleur hacheur DSP, C, onduleur, hacheur Capteurs : position, vitesse, acclromtres

    MEMS iet gyroscopes MEMS, courant, tension,induction)

    Priphriques internes au dspic : ADC,PWM, I/O, UART

    Lotfi BAGHLI -20-

    Facult de Technologie

  • DSP : Introduction, DfinitionsDSP : Introduction, Dfinitions

    Digital Signal Processor Diffrence % au P, C 4 400 USD Taille 2 cm2 Silicium CPU + CALU + priphriques intgrs PWM, Watchdog, ADC, Timers, DMA, SCI, SPI, , g, , , , , ,

    RAM, FLASH, IRDA, WiFi

    L. BAGHLI 21-

    Facult de Technologie

  • DSP : Introduction, DfinitionsDSP : Introduction, Dfinitions

    ADC DSP DACS/H FiltreFiltre

    011001001010100100

    101010001100100101

    101001010100011001001010100100101001110100100

    010101010010010100100101001110100100011001001

    L. BAGHLI 22-

    Facult de Technologie

  • DSP et C : applicationsDSP et C : applicationsCommunicationCommunication Codage, suppression d'cho, fax, X25, tlphonie, PBX, VoIP,

    mobile (conomie d'nergie)MdecineMdecine Traitement d'imagerie RMN, Echographie (2D, 3D), Doppler

    Militaire Radar, guidage missiles. Communications scurises, chiffrage, PGP

    Jeux Cartes graphiques, Animation 3D, textures (mapping), rotations,

    transparencesIndustrieIndustrie Commande de moteur, robots, automates

    L. BAGHLI 23-

    Facult de Technologie

  • C dsPIC 30F3010C dsPIC 30F3010Document s

    dsPIC30F3010 DataSheet 70141c pdfdsPIC30F3010 DataSheet 70141c.pdfdsPIC30F Family Overview 70043F.pdfdsPIC30F Family Reference Manual 70046E.pdf

    28 i SPDIP SOIC28-pin SPDIP ou SOIC

    L. BAGHLI 24-

    Facult de Technologie

    70141c

    70043F

    70046E

  • C dsPIC 30F3010C dsPIC 30F3010Schma blocSchma bloc Page 11

    L. BAGHLI 25-

    Facult de Technologie

  • C dsPIC 30F3010 ports dE/SC dsPIC 30F3010 ports d E/SSchma blocSchma bloc

    Ce dsPIC comporte plusieurs ports :Port B, C, D, E, et FPort B, C, D, E, et F

    Pour chacun, 3 registres sont associs :associs :TRISx, PORTx, LATx

    ADPCFG : choix des pins enADPCFG : choix des pins en E/S logique ou en analogique

    L. BAGHLI 26-

    Facult de Technologie

  • C dsPIC 30F3010 - TimerC dsPIC 30F3010 TimerSchma blocSchma bloc Page 68

    RegistresP 70 Page 70

    L. BAGHLI 27-

    Facult de Technologie

  • C dsPIC 30F3010 InterruptionC dsPIC 30F3010 InterruptionISR Interrupt Service Routine

    Affichage de la dure loscilloscope

    B k d t k B k d t k B k d t k B k d t kISR ISR ISR ISR

    t

    Background task Background task Background task Background taskISR ISR ISR ISR

    Tche peu gourmande en temps CPU

    t

    DbutISR

    DbutISR

    DbutISR

    DbutISRReprise

    tche de fond

    Reprise tche

    de fond

    Reprise tche

    de fond

    Reprise tche

    de fond

    BgISR BgISR BgISR BgISR

    L. BAGHLI 28-

    Facult de Technologie

  • C dsPIC 30F3010 InterruptionC dsPIC 30F3010 InterruptionRegistres IF, IEC, IPC (page 48)

    L. BAGHLI 29-

    Facult de Technologie

  • Exemple dISR / TimerExemple d ISR / Timer//-----------------------------------------------------------------------------void initTimer(void){{// Timer1 pour l ISR des 200 us

    T1CON = 0; // ensure Timer 1 is in reset state, internal timer clock Fosc/4, no prescale

    TMR1 = 0; // RAZ Timer1T1IF 0 // reset Timer 1 interrupt flag_T1IF = 0; // reset Timer 1 interrupt flag _T1IP = 4; // set Timer1 interrupt priority level to 4 _T1IE = 1; // enable Timer 1 interruptPR1 = T1Period; // set Timer 1 period registerT1CONbits.TON = 1; // enable Timer 1 and start the count

    }}

    //--------------------------