Sui Convertitori - Controllo con modulazione PWM

[Colombani]

Leggo le specifiche di alcuni ServoConvertitori per servomotori brushless e mi accorgo che sul mercato ci sono convertitori che lavorano con modulazione PWM a 4kHz, altri che lavorano a 20kHz, sempre che non si siano sbagliati a scrivere la scheda.

Simili differenze nella frequenza della corrente emessa mi fanno pensare che potrebbe esserci una difficoltà nell'accoppiare i convertitori ai servomotori; voglio dire, i convertitori dovrebbero essere universali ma a me sembra che da da 4 a 20 kHz l'impedenza degli avvolgimenti del motore non "reagisce" allo stesso modo.

Fatemi capire dove sbaglio nel mio ragionamento!

[Mario Maggi]

Caro Colombani,

i dati sono esatti.

Ho visto motori funzionare con frequenze di commutazione da 500 Hz a 50 kHz, rapporto 1:100 quindi.

Ricorda che a quelle frequenze bisogna considerare nei ragionamenti anche le capacita' dei cavi e degli avvolgimenti, sia tra di loro che verso massa.

Per ogni situazione cavo+eventuale induttanza di uscita+motore ci sara' quindi una frequenza di commutazione ottimale, ma sara' possibile deviare anche sensibilmente da questa senza evidenti cali delle prestazioni, al massimo si avra' una rumorosita' meno gradita.

Ciao

Mario

Modificato: 17 novembre 2004 da Mario Maggi

[emanuele.croci]

sul mercato ci sono convertitori che lavorano con modulazione PWM a 4kHz, altri che lavorano a 20kHz,

in genere la frequenza del PWM è parametrizzabile nell'azionamento, così puoi ottimizzarti in base al tipo di motore, rumore, disturbi, ecc....

Ciao, Emanuele

[Livio Orsini]

Con il passaggio dai transistors agli IGBT si è accresciuta, e di molto, la frequenza di commutazione. Frequnza di commutazione più alta significa maggior precisione e risoluzione nella modulazione e la possibilità di avere valori di induttanza più bassi. In effetti, con i chopper di iltima generazione, le induttanze in serie al motore sono state praticamente eliminate.

Rimangono alcune controindicazioni per gli effetti collaterali descritti da Mario Maggi.

Il costruttore di convertitori dovrebbe sempre indicare l'accoppiamento ideale motore - convertitore indicando i parametri ottimali di induttanza e resistenza.

[Colombani]

X Mario, emanuele, livio

Ho fatto alcuni calcoli, e poi li ho rifatti ancora (in realtà mi sono fatto un programmino di calcolo in Vbs) pensavo di avere le traveggole, e invece voi mi confermate questo problema. Insomma, se dimensiono un avvolgimento su ferro e poi lo faccio funzionare in aria, come minimo lo fulmino!

Come dice livio una maggiore frequenza di modulazione offre una migliore risposta in controllo, ma allora forse in questo caso sarebbe meglio montare l'azionamento a bordo motore se possibile, per i problemi che menziona mario.

Poi dimenticavo che il valore della frequenza di modulazione si può parametrizzare come dice emanuele e dunque adattare alla particolare applicazione.

Grazie per la celere risposta!

[Livio Orsini]

X Colombani

Tieni presente che con i chopper che funzionavano a pochi kHz si doveva aggoungere delle induttanze in serie al motore. Ora, se per esempio, un motore ha un'induttanza di 0.5 mHy e, con un chopper a 4 kHz, devi raddoppiarla con un'induttanza esterna se porti la frequenza a 8kHz ottieni il medesimo risultato con la sola induttanza del motore. Considera poi che il valore di induttanza richiesto è il valore minimo, quindi crrescendo ancora la frequenza le cose, in teoria, possono migliorare. Poi ci sono tutti gli effetti parassiti che devono essere considerati

[Mario Maggi]

forse in questo caso sarebbe meglio montare l'azionamento a bordo motore se possibile

Gia', come sempre ci sono vantaggi e svantaggi.

Cosi' perdi l'effetto dell'induttanza del cavo, che a volte e' indispensabile se il motore ha una induttanza ed una resistenza troppo bassa. Se l'induttanza e' minima, il PWM di corrente diventa quasi uguale al PWM di tensione, e capisci che un servomotore non puo' funzionare in queste condizioni.

Ciao

Mario

[Colombani]

Certo mario, hai fatto bene a ricordarmelo, terrò d'occhio la componenti induttiva e resistiva, almeno finché non potrò adoperare dei superconduttori"

X livio, in effetti è vero, aumentando la frequenza le cose possono solo migliorare, posso tenere più bassi i valori di resistenza, ad esempio collegando gli avvolgimenti in parallelo come avevo già pensato di fare.

[Mario Maggi]

Caro Colombani,

se usi delle bobine superconduttive (disponibili a magazzino in Germania, se ti servono ... no problem) e' un peccato non usare bobine con nucleo anziche' in aria. Nello stato superconduttivo anche la permeabilita' aumenta di molto, in applicazioni statiche si arriva con prodotti di serie a 20 Tesla e con prodotti per motori fino a 10 ... 12 Tesla.

Ciao

Mario

Modificato: 20 novembre 2004 da Mario Maggi

[Colombani]

12 tesla è una induzione notevole! Mario, su questi argomenti riesci sempre a stupirmi.

[emanuele.croci]

Aggiungo una cosa al mio post precedente:

in alcuni modelli di inverter se sali con la frequenza di chopper ti si declassa anche l'inverter (a livello di corrente di uscita); quindi forse è meglio considerare anche questo aspetto.

Ciao, Emanuele

[Colombani]

Riprendo questa discussione perché mi è sorto un ulteriore dubbio in merito alla questione della modulazione di frequenza per servomotori, io nei miei precedenti interventi parlavo di frequenza in modulazione PWM come se si trattasse di una semplice corrente alternata sinusoidale, ma non tenevo conto del fatto che si tratta di una funzione complessa con una fondamentale, alcune armoniche ed un ripple che dovrebbe essere la frequenza riportata alla voce PWM (erro?).

Operare un calcolo delle impedenze come se ci trovassimo difronte ad una sinusoide pura può potrare ad un errore troppo grossolano?

[Mario Maggi]

Caro Colombani,

Operare un calcolo delle impedenze come se ci trovassimo difronte ad una sinusoide pura può potrare ad un errore troppo grossolano?

Si.

un ripple che dovrebbe essere la frequenza riportata alla voce PWM (erro?).

Non sempre la frequenza PWM di comando dei 3 dispositivi "alti" e' uguale a quella dei 3 "bassi"

Ciao

Mario

[Colombani]

Ciao mario, ti ringrazio per la tua essenziale risposta, ma ad essere sincero non so cosa sono i tre dispositivi alti ne quelli bassi.

[Mario Maggi]

Caro Colombani,

non so cosa sono i tre dispositivi alti ne quelli bassi.

Il tempo e' tiranno .......

Con dispositivi intendo i commutatori (transistor, IGBT, MOSFET, ecc.). I 3 alti sono quelli che hanno un terminale collegato all'alimentazione positiva (es.: collettore).

I 3 bassi sono quelli che hanno un terminale collegato all'alimentazione negativa (es. emettitore).

Ciao

Mario

[wnc]

Non sempre la frequenza PWM di comando dei 3 dispositivi "alti" e' uguale a quella dei 3 "bassi"

Can you explaine better, please? That sounds new to me.

[Livio Orsini]

Can you explaine better, please? That sounds new to me.

Perchè non usi l'italiano? Siamo Italiani in un forum Italiano

Riguardo alla tua domanda. Differenziare i tempi sui vari interruttori di un ponte ad H o HH è una tecnica usata per ottenr impulsi più stretti e per altre simili raffinatezze.

[Colombani]

Ok mario, ora intendo! Per fortuna ho presente (anche se a grandi linee) lo schema di un convertitore a pulsazioni con modulazione.