[Elsystems 0]

Хотя бы один аргумент в пользу ПЛИС можете привести?

У микроконтроллеров заточенных под резонансные инвертеры шаг ШИМ-а сотни пикосекунд.

Какие ПЛИС заточены под такие интервалы регулирования?

Аргумент в пользу ПЛИС - огромный объем вычислений в 500кГц цикле. Что то не представляю микроконтроллер, который на такое способен. Процессор, да, но он тянет за собой внешнее ОЗУ и высокочастотную плату и ОС.

ПЛИС - это универсальный прибор, он конкретно под задачу или интервал регулирования не затачивается. Лет 10 назад, когда еще ПЛИС были не такие крутые как сейчас, я делал ВЧ систему регулирования, тогда у меня большой алгоритм управления считался на 1МГц (цикл расчета, не тактовая частота) (200 тыс. вент. Спартан-3). Если ШИМ нужен высокого разрешения, так опять же в ПЛИС можно разрядность неограниченную сделать, частоты сейчас тоже огромные. Согласен, что процессоры не стоят на месте. Я активно использую STM32F4 для приводов и чтобы там 500кГц сделать период расчета с таким же ШИМ, это невероятным мне кается.

Но опять же, все очень сильно зависит от характеристик, которых заказчик не называет.

 

Это какие же обороты у ротора будут? Ультрацентрифугу делам?

Инверторы не только для питания двигателей существуют. Скорее наоборот, т.к. все современные привода регулируемые и управляемые, если человек хочет сделать инвертор, а не привод, то скорее не для подключения к нему двигателей.

[AlexandrY 3]

Аргумент в пользу ПЛИС - огромный объем вычислений в 500кГц цикле. Что то не представляю микроконтроллер, который на такое способен. Процессор, да, но он тянет за собой внешнее ОЗУ и высокочастотную плату и ОС.

ПЛИС - это универсальный прибор, он конкретно под задачу или интервал регулирования не затачивается. Лет 10 назад, когда еще ПЛИС были не такие крутые как сейчас, я делал ВЧ систему регулирования, тогда у меня большой алгоритм управления считался на 1МГц (цикл расчета, не тактовая частота) (200 тыс. вент. Спартан-3). Если ШИМ нужен высокого разрешения, так опять же в ПЛИС можно разрядность неограниченную сделать, частоты сейчас тоже огромные.

 

Если пытаться делать регулирование на каждом периоде ШИМ-а, то микроконтроллеры конечно не подойдут никаким боком.

Скажем в моем инвертере (120 МГц, ядро Cortex-M4) одно вычисление вектора модуляции занимает 1 мкс.

А полный цикл взятия выборки компонент альфа и бета по таблице , масштабирование их, вычисление вектора модуляции и конвертация его в регистры ШИМ контроллера занимает 6 мкс.

Здесь желтый канал - длительность вычисления вектора

Синий - вся процедура обновления регистров ШИМ контроллера

 

Понятно чтобы уложиться в 500 КГц и учитывая накладные расходы на другие прерывания нужен процессор с тактовой в 10 раз больше. Около 1.2 ГГц

И это если речь идет только об одной выходной фазе.

Сомневаюсь что и ПЛИС такое потянет.

 

НО мысль в том что регулирование можно делать и гораздо реже. Скажем на тех же 20 КГц. Тогда ПЛИС не нужна.

 

Кстати, а как с этим у Kinetis дела обстоят (аппаратные защиты таймера управления силой)?

 

У Kinetis больше внешних входов для блокировки таймеров ШИМ-а.

[Elsystems 0]

Сомневаюсь что и ПЛИС такое потянет.

 

НО мысль в том что регулирование можно делать и гораздо реже. Скажем на тех же 20 КГц. Тогда ПЛИС не нужна.

ПЛИС потянет в легкую. Ей не нужно 1,2ГГц, чтобы считать такой же алгоритм как на процессоре с частотой 500кГц. Хватит нескольких десятков мегагерц.

Как часто делать вычисления - это следует из требований к точности, динамике, КНИ. Но они не озвучены. Конечно если они простые, то можно сделать на чем угодно. Если нужны характеристики серьезные, то расчет должен быть на каждом периоде.

Да и сама частота коммутации - это уже техническое решение, которое должен выбирать разработчик при моделировании и расчете. В ТЗ этого быть не должно, а иначе не понятно, кто за что будет отвечать.

Вообще странный подход - частота основной гармоники не задана, КНИ не задан, но зато задана частота несущей.

Изменено 3 сентября, 2015 пользователем Elsystems

[AlexandrY 3]

Вообще странный подход - частота основной гармоники не задана, КНИ не задан, но зато задана частота несущей.

 

Не могли бы расшифровать что такое КНИ и почему он вам так важен. Что такое основная гармоника.

Я просто не в курсе.

[sergey.ka 1]

КНИ - коэффициент нелинейных искажений, который характеризует идеальность синусоиды.

Основная гармоника - это частота выходного напряжения.

 

Думаю не ошибся в формулировках.

[Elsystems 0]

КНИ - коэффициент нелинейных искажений, который характеризует идеальность синусоиды.

Основная гармоника - это частота выходного напряжения.

 

Думаю не ошибся в формулировках.

Так точно.

[AlexandrY 3]

КНИ - коэффициент нелинейных искажений, который характеризует идеальность синусоиды.

Основная гармоника - это частота выходного напряжения.

 

Думаю не ошибся в формулировках.

 

Частота в сети 50 Гц.

Нелинейными искажениями то зачем интересоваться. Это же не Hi-Fi

Т.е. не второстепенные ли слишком вопросы?

[sergey.ka 1]

Частота в сети 50 Гц.

Нелинейными искажениями то зачем интересоваться. Это же не Hi-Fi

Т.е. не второстепенные ли слишком вопросы?

 

Чем больше искажение формы, тем больше гармоник и потеря мощности. Нелинейные искажения в пределах 2-3% нормально. Совсем идеальный синус не нужен.

 

 

[Elsystems 0]

Частота в сети 50 Гц.

Нелинейными искажениями то зачем интересоваться. Это же не Hi-Fi

Т.е. не второстепенные ли слишком вопросы?

Есть задачи где нужны высокие частоты и низкий КНИ.

Например серийный импортный источник 308AMX - частота выходного сигнала до 5000 Гц, КНИ до 0,1% (до 1000Гц) и до 0,25% (до 5000Гц).

 

http://www.pacificpower.com/Resources/Docu...X_Datasheet.pdf

 

[Stepanov 9]

Для предложения оптимального решения нужно больше требований от ТС, особенно мотивация миниатюризации, судя по сайту они стационарными системами занимаются, а в них главное - надежность, ну и ремонтопригодность, поскольку это не айфон по почте на ремонт отправить.

Так вот по моему опыту, вычислять ВСЮ цепочку регуляторов на каждом цикле ШИМ не имеет смысла, ну то есть это конечно здорово, но всегда приводит к существенному усложнению и удороданию платы контроллера. Требуются SAR АЦП с частотой минимум на порядок выще рабочей, сертезная ПЛИС и прочее. Обычно всё это практически не нужно, годаздо лучше получается если пересчитывать регуляторы пропорционально полосе тех сигналов которые приходят к конкретному регулятору. И таким образом всегда оказывается что максимальное быстродействие нужно только самому крайнему в цепочке - П-регулятору тока. По сумме характеристик и всегда по быстродействию его реализация на компараторе и RSтриггере оказывается обычно лучше всего. Частота 500кГц при 60В вполне удобна и для современных MOSFET. Насчет галлия: без требований по тепловыделению и иной аргументации - выпендреж, не оправдано.

[Elsystems 0]

Так вот по моему опыту, вычислять ВСЮ цепочку регуляторов на каждом цикле ШИМ не имеет смысла, ну то есть это конечно здорово, но всегда приводит к существенному усложнению и удороданию платы контроллера. Требуются SAR АЦП с частотой минимум на порядок выще рабочей, сертезная ПЛИС и прочее. Обычно всё это практически не нужно, годаздо лучше получается если пересчитывать регуляторы пропорционально полосе тех сигналов которые приходят к конкретному регулятору. И таким образом всегда оказывается что максимальное быстродействие нужно только самому крайнему в цепочке - П-регулятору тока. По сумме характеристик и всегда по быстродействию его реализация на компараторе и RSтриггере оказывается обычно лучше всего. Частота 500кГц при 60В вполне удобна и для современных MOSFET. Насчет галлия: без требований по тепловыделению и иной аргументации - выпендреж, не оправдано.

Да, согласен. Кстати регулятор тока релейный без интеграла заметно хуже, лучше не П, а ПИ- регулятор, что усложняет схему на ОУ. Раньше и мы делали его на рассыпухе, но в ПЛИС гораздо лучше и в плане количества занимаемого места и в плане настройки коэффициентов и т.д. Частоты расчета более внешних контуров конечно достаточны более низкие, но реально увеличение их частот приводит только лишь к увеличению разрядности интегралов. Т.е. если мы делаем все на ПЛИС например, то это на усмотрение разработчика, более медленный контур (например RMS в данной задаче) можно и на более низкой частоте считать, а можно и на той же что и контур мгновенного напряжения. РТ релейный, если его вводить, вообще заметно больших частот расчета требует конечно.

Я писал о том, что по крайней мере контур мгновенного напряжения и тока микроконтроллер может не потянуть.

Изменено 6 сентября, 2015 пользователем Elsystems

[AlexandrY 3]

Я писал о том, что по крайней мере контур мгновенного напряжения и тока микроконтроллер может не потянуть.

 

До 20 КГц контроллеры с ядром менее 100 МГц тянут любой контур плюс адаптивные алгоритмы с выходной частотой до 1000 КГц.

Разберите промышленные инвертеры и убедитесь.

Зачем вам там ПЛИС понадобилась ума не приложу.

 

 

[zltigo 2]

До 20 КГц контроллеры с ядром менее 100 МГц тянут....

Очень правильно выбранное слово "тянут" :). Когда изделие нормальное оно ОБЕСПЕЧИВАЕТ параметры, ну а когда нет, то кое-как "вытягивает" :).

Так-что нужно сравнивать обеспечиваемые параметры, а не удовлетворяться тем что "инвертор промышленый" и единственым параметром для сравнения - "килогерцы".

И вообще, помянутые "100MHz" ядра ведь не голым ногодрыгом все "тянут" - там перефирия заточенная под решение задач - то есть именно то, что позволяет реализовывать программируемая логика. Тут уж впору спрашивать не "зачем вам ПЛИС понадобилась", а зачем какое-то ядро какого-то микроконтроллера :).

[khach 43]

Очень правильно выбранное слово "тянут" :). Когда изделие нормальное оно ОБЕСПЕЧИВАЕТ параметры

Дык параметры вообще никто незнает. ТС вообще просил преобразователь 60В DC на 220В AC 5кВА. Ничего небыло сказано, надо ли выход 220В AC синхронизировать существующей сетью или ненадо. А задачи синхронизации жрет достаточно много ресурсов управляющей цепи (без разницы ПЛИС или микроконтроллер). Ничего небыло сказано про переходные процессы и защиты. Например если этот инверторо должен выдерживать запуск "болгарки" или хотя бы холодильного комперссора.

Потом уж в теме появились трехфазные инверторы для двигателей, просто как пример использования нитридной силовой электроники. Ну ненашлось примеров нитридов под задачу ТС- или маломощные инверторы для освещения, макс 200Вт, или вот сила под двигатели.

Потом мы заболтали тему уйдя в управление. Понятно, что если стрить сервопривод с заданной частотной полосой да еще и на кривом двигателе с гармониками полюсного тока, то надо и ПЛИС и ДСП и еще кучу всего

Вот только как то не встречалось мне чисто-ПЛИС реализация сервопривода. ПЛИС в качестве таймера силового модуля и ДСП в качестве мозгов- встречалось.

[EvilWrecker 0]

Давно слежу за этой веткой - хочется отметить следующее:

 

- полностью согласен с замечанием Zltigo по поводу МК который "тянет" задачу: тут единственное преимущество в цене - все можно уложить в лоукостер

 

- если нужно сделать "основательно" то тут плис без вариантов. По поводу связки с дсп - такой вариант часто оказывается дешевле чем укладывание всего функционала в одну плис(емкость vs цена микросхемы), но тут подводные камни будут в другом: плата с плис для конкретно этого приложения должна быть сделана очень хорошо - с правильной землей и питанием, с качественными компонентами и очень серьезным подходом к ЭМС как самой платки с плис, так и всего остального - иначе будете ковыряться в проблемах бесконечно.

 

Одним словом - для лоукостеров МК идеальный вариант, для топовых приложений - плис и компоненты премиум качества.