ШИМ контроллер на DSP процессоре , Нечто нигде не встречавшееся ранее Опции

[astrahard]

1.) Поскольку в каждом, даже самом дешёвом инверторе, имеется регулятор тока то задействовать его для формирования любой на выбор ВАХ и Циклограммы с помощью недорогого DSP (до 200 руб.) например dsPIC33EPXXGS50X FAMILY (процессор будет "крутить" регулятор тока c посредством ЦАП в высоком темпе и воспринимать через свое АЦП вых. напряжение и ток с тр-ра тока, реализуя при этом алгоритм ПИД и Циклограммы импульсной сварки) в случае частичной модернизации, или напрямую управлять затворами IGBT без посредничества аналогового ШИМ в случае глубокой модернизации силовой части;


2.) Такое решение позволит оснастить произвольно выбранный уже готовый инвертор дополнительным функционалом наподобие профессиональных аппаратов http://www.технотрон.рф/product/ds200a33/;


3.) Или сформировать процесс STT например
http://www.intertehno.ru/articles/c4/35/;



есть достаточные основания полагать, что применение Циклограмм подобных MIG или TIG позволит усовершенствовать процесс MMA, приблизив его по качеству к процессу TIG (отсутствие брызг наподобие пайки, уменьшение расхода электроэнергии, чтобы лампочки у соседей не мигали)

4.) Начал разрабатывать плату управления по просьбе знакомого электрика для трехфазного инвертора, и думаю, какое еще применение найти?, это полностью цифровой ШИМ контроллер (трехфазный или однофазный с ККМ на шесть IGBT или MOSFET по барабану, в.т.ч. синхронный выпрямитель) с классными драйверами затвора SI8239x и цифровым сигнальным процессором, позволяет творить все что душе угодно (резонансный, фазовое управление, мост, полумост, косой прямоход и.т.д. вплоть до полного списка известных топологий, в том числе векторное управление асинхронным двигателем)



PS: Процессор dsPIC33EPXXGS50X FAMILY специально сконструирован для управления источниками питания без ограничения мощности. Смысл в том чтобы сделать подобное, но с цифровым ШИМ (будет не нужен аналоговый ШИМ UC3846 или ему подобные KA32xx и.т.п.). Кроме того хочу прикрутить к последней плате WiFi ESP8266 и в качестве панели оператора применить планшет с TeslaModbusSCADA, хороший протокол для MODBUS уже готов, проверял на TMS320F28016, собственно с него и начал работу с DSP так-же написал и проверил цифровой контур регулирования с поцикловым ПИД (2 мкс процессорного времени). Процессор хороший (TMS320F28xxx конечно лучше ШИМ 150 пс. конвейерное АЦП 12 Мс.), но дороже Пика. Пик покупается за 160руб. в Элтехе и имеет навороченный ШИМ с разрешением 1 нс. и 12 разр АЦП 2 Мгц с 5 УВХ больше чем TMS320 и 4 компаратора 20 нс. с временем распространения до затвора 45 нс. учитывая драйверы SI8239x. Понятно, что преимущество DSP в на несколько порядков более быстрой арифметике, что не успеет AVR сделает DSP.

Кроме того есть мысли по выходному дросселю:

Проблема сгорания выходных диодов не нова, детальное изучение темы дает следующую причину:

1.) Диоды горят по причине пробоя напряжением самоиндукции выходного дросселя;
2.) Хотя дроссель помогает стабилизировать дугу он-же и резко понижает надежность (избыточность индуктивности);
3.) Большинство последних фирменных сварочников не имеют на выходе дросселя хватает индуктивности рассеяния т-ра и индуктивности сварочных проводов а также того факта, что дуга хоть и нелинейная нагрузка, но не чисто емкостная ближе к резистивной (здесь могут быть несогласные) в т.ч резонансные и с фазовым управлением источники обходятся без сосредоточенного дросселя, при этом прекрасно стабилизируют дугу На мой взгляд, индуктивность дросселя не должна быть больше 2 микрогенри, все что больше - убивает надежность (диоды), хоть и повышает стабильность;
4.) Стабильность дуги в отсутствии сосредоточенного дросселя достигается совершенствованием алгоритма ШИМ;
5.) Совершенный алгоритм ШИМ (то есть применение специализированных контроллеров) повышает надежность и дроссель не нужен;
6.) Многие жалуются что свежие ШИМ контроллеры дороги и трудно доставаемы, а также тяжелы в освоении, но это преодолимо (освоение), а их кажущаяся дороговизна нивелируется расходами на сожженные силовые полупроводники;
7.) Продвинутый ШИМ - Это очень перспективно в плане надежности и потребительских свойств дуги и не противоречит резонансному, фазовому, косому, полному мосту и.т.д. все топологии;
8.) Выходные модули пробиваются исключительно в обратную сторону. Даже килоампер прямого тока до 20 мс. не выведет модули из строя, только обратное напряжение самоиндукции выходного дросселя жгёт диоды.

Некоторые мысли о температурном режиме силовой части, по собственным расчетам и наблюдениям за изделиями ведущих разработчиков.

По моим сведениям трансформатор должен греться до 100С это его нормальный режим, когда потери в феррите минимальны они (потери в феррите) имеют нелинейную зависимость от температуры (резко уменьшаться до 6 раз с ее ростом, поскольку феррит магнитодиэлектрик) в отличие от меди где они растут, но линейно. Так-же хорошо, когда нагреты диоды (потери меньше КПД больше), только IGBT нужно держать попрохладнее градусов на 30С, у них температурный к-т в другую сторону, почти все остальное в инверторе может и должно быть горячим до 100С нормально.

Сообщение отредактировал astrahard - 23.7.2016, 22:22

[толян]

Как бы так помягче сказать - ежели вы берётесь шось делать, то ЭТО и нужно делать хорошо, плохо оно само получится, так и в ваших примерах - вы взяли далеко не лучший контроллер, запустили его абы как, потом пытаетесь доказать, что всё аналоговое это ерунда, а даффайте я вот тута сразу на процике, ведь энто харашо.
Да делает давно производитель на цифре и на аналоге тоже, я первый свой модуль на полуавтомат тоже на проце с евойным шимом майстрючил, потом понял, что пока это невыгодно и с точки зрения обслуги и с точки зрения проработки параметров, и с точки зрения объёма работ по написанию алгоритма - а он получается просто огромный, ну если вы не собираетесь этими вашими проциками по минимуму смоделировать простейший аналоговый шим-контроллер. Это только на схемке всё просто - а когда начнёшь эти все режимы прописывать, то всплывает масса вопросов как быть в той или иной ситуации- это про реакцию системы управления на процессы в самой дуге. А с этими процессами надо досконально разобраться, понять что там происходит и как управление должно реагировать на это и нужно ли реагировать после события или всё таки его спрогнозировать и выдать нужный сигнал до этого действа. Иначе вы просто напросто пропишите на проце ту же самую 3846 с её недостатками.
Уже как то писал о своих мытарствах в начале пути. Рядом была контора по рекламе и у них сварочный пост для сварки всяких конструкций из металла, и сварщик там был с большой буквы, молодец парень. И пост у него был сварочный на стандартном советском трансе с обычным балластом. С постоянкой. Так вот я к нему ходил со своими аппаратами на проверку почти два года, пока он не сказал - шо да, вот это наконец то получился такой, шо варит не хуже моего старичка. Не хуже, Карл, не хуже. Про кетайцев и даже разговору не было - они однозначно не соответствовали. Так вот мораль - прежде чем лезть в разработку сего устройства, вам бы лучче переквалифицироваться из теоретика ф практика, попытаться отработать свою алгоритмику на изделиях более простых, понять чё нужно для того, что бы источник был не просто как генератор тока, а именно как источник сварочного тока, с нужным быстродействием на переходных режимах, со всякими нужными реакциями при процессах перетекании капель металла и пр. Это просто кажется, что все схемки почти одинаковые - а вот каждый аппарат варит со своими заморочками, и бывает, очень часто, что навороченный аппарат с мульёнами процессоров просто барахло по сравнению с каким нибудь простеньким бармалеем.

[astrahard]

Как бы так помягче сказать - ежели вы берётесь шось делать, то ЭТО и нужно делать хорошо, плохо оно само получится, так и в ваших примерах - вы взяли далеко не лучший контроллер, запустили его абы как, потом пытаетесь доказать, что всё аналоговое это ерунда, а даффайте я вот тута сразу на процике, ведь энто харашо.

Так вот мораль - прежде чем лезть в разработку сего устройства, вам бы лучче переквалифицироваться из теоретика ф практика, попытаться отработать свою алгоритмику на изделиях более простых, понять чё нужно для того, что бы источник был не просто как генератор тока, а именно как источник сварочного тока, с нужным быстродействием на переходных режимах, со всякими нужными реакциями при процессах перетекании капель металла и пр. Это просто кажется, что все схемки почти одинаковые - а вот каждый аппарат варит со своими заморочками, и бывает, очень часто, что навороченный аппарат с мульёнами процессоров просто барахло по сравнению с каким нибудь простеньким бармалеем.

Вы правы, задача не тривиальная но, смею Вас уверить что прежде чем запилить печ.пл. достаточно долго изучал ДСП алгоритмы и сам процессор. Объем документации прочитаной за год просто поражает воображение 10 томов по 500 стр. Так что несумлевайтесь все получиться. Я пошагово и тщательно подхожу к проблеме, для начала веду отладку на силовой части пониженной мощности с документированием и осциллографированием "тонких моментов". Простите невольный наезд на "Страт" Вы меня немного спровоцировали собственной оценкой продукции.

Ежели посмотреть на кол-во посетителей бармалейно -толянных веток, которые успешно клонировали аналоговые аппараты, где режим "дрищеподобных" импульсов является штатным, то, даже не присматриваясь к осциллограммам, можно сделать вывод, что электронщик вы слабенький.
А какой вы, как бы помягче сказать....кодер, покажет время и результаты вашего кодирования, внедрённые на практике.
Пока же сия веточка исть голимый флуд, так что, позвольте откланяться.

Не надо так волноваться. Вот так жестко, такие оценки за несколько постов.... Я надеялся на конструктивную критику. И еще, о "дрищеподобных импульсах", для меня они не являются штатными (не моя епархия) и, вижу в этом преимущество. Между тем работа алгоритма быстра как никогда. Переходные процессы подавляются за меньшее время чем в аналоге за счет предварительного предсказания...
При этом не говорю, что это моя личная "новизна", я осваиваю мировые достижения и пытаюсь выполнить образовательную миссию, уж прошу не гнушайтесь и извиняйте за незаконченность решения.

ПЫ.СЫ: За все время испытаний ни один IGBT не пострадал. Правда кондёр взорвать приходилось.

Сообщение отредактировал astrahard - 25.7.2016, 12:45

[нищеброд]

Между тем работа алгоритма быстра как никогда. Переходные процессы подавляются за меньшее время чем в аналоге за счет предварительного предсказания...

Можно это поподробнее.

[astrahard]

Можно это поподробнее.

Ну чтобы меня за жопу не взяли огорожусь оговорками:

1.) Это не относиться к таким скоротечным процессам как отпирание запирание IGBT. Тут работают супресоры;
2.) Длительность расчета ПИД составляет менее 2 внимание микросекунд (500 Кгц) все переходные процессы длительностью более частоты модуляции подавляются замечательно. Классика жанра дифференциальная составляющая ПИД плюс алгоритм предварительного предсказания копипастенный у моего научного руководителя. Здесь, я пока сам плаваю в корректном растолковании. Коротко, на основе семплов то-есть образцов поведения в некотором количестве стандартных ситуаций типа если система ведет себя подобно одному из слепков (образцов) то от нее надо ожидать такое-то дальнейшее развитие события. Имеются корректирующие семплы, применяются с временным упреждением чтобы не допустить нежелательного поведения. Хотя хватает и классического ПИД;
3.) Циклограмма импульсного процесса тоже заранее определена на основе "чужих фирменных" исследований поведения дуги для конечного к-ва случаев: А именно, материал и толщина электрода и свариваемой цели характер обмазки или газа. Тоже набор семплов как в звуковом синтезаторе набор инструментов (гита, труба, баян, скрипка, клавишные, Страдивари... играемся тембром фазой ну понятно, как в синтезаторе частоты прямого цифрового синтеза) Семплы подаются на вход ПИД как уставка;
4.) Если в аналоговой системе к-во регулировок ограничено 2 в большинстве случаев, то в цифровой их на порядок больше;
5.) Если темп модуляции (ШИМ 50Кгц. к примеру) то у процессора есть время посчитать до следующего цикла 40 микросекунд ПИД алгоритм отрабатывает за 2 мкс. Есть еще 38 микросекунд на применение семплов. Внутри цикла работает аналоговый компаратор 20нс. (обрезает если что по току). В том и соль применения ДСП процессора что он на несколько порядков шустрее, например AVR;
6.) Есть методика расчета семплов, но поскольку этот процесс медленный они рассчитываются заранее как таблица синусов к примеру.
7.) Можно семплы похерить и включить между АЦП и ПИД специально обученный цифровой фильтр и, так эмулировать индуктивность.

P.S.: Поймал себя на мысли что описал работу цифрового УМЗЧ, так что дуга сможет исполнять музыкальные произведения развлекая сварного Бетховена к примеру или рассказывать анекдоты.

ЕЩЕ ПЫ.СЫ: Господин нищеброд с его великодушным "можно поподробнее" натолкнул меня на мысль тянущую на новую тему: Применение микросхемы цифрового усилителя звука в сварочном инверторе заместо классического ШИМ. Или наоборот: Сварочный инвертор как усилитель для сверхмощных колонок СПАСИБО!!!

Сообщение отредактировал astrahard - 25.7.2016, 16:50