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MODELLO DEL CONVERTITORE
Elementi del convertitore Il convertitore statico è un chopper ad IGBT alimentato dalla rete tramite un variac ed un ponte a diodi trifase con condensatore in parallelo. Ciascuno dei tasti è pilotato da un apposito circuito integrato, il Motorola MC33153, che riceve il comando di abilitazione del rispettivo tasto direttamente, tramite un fotoaccoppiatore 6N137, dal microprocessore PIC. Il chopper ha una struttura detta comunemente “ponte ad H”, ricavata da due rami di un modulo di potenza a tre rami. Integrati nel modulo i tasti IGBT hanno ciascuno un diodo in antiparallelo. Il tasto basso del terzo ramo è utilizzato per comandare la resistenza di frenatura, ed è abilitata da un comparatore di tensione LM311 nel caso in cui la tensione ai capi del
condensatore a valle del ponte a diodi raggiunga un valore troppo elevato.
Elementi del modello Il modello del convertitore è tale da avere in ingresso il valore del dutycycle ottenuto dal regolatore di corrente e restituisce il valore istantaneo della tensione di armatura.
Quindi il modello simula i seguenti elementi:
• Il comportamento del PIC, che traduce il valore del dutycycle in un opportuno pilotaggio dei quattro tasti di potenza, a seconda della strategia di pilotaggio adottata
• Il comportamento dei tasti di potenza a seconda del loro stato di abilitazione, sia sotto il profilo elettrico, cioè della tensione istantanea in uscita dal ponte, sia sotto il profilo termico dei tasti di potenza e dei diodi.
• Il comportamento approssimato del variac, del ponte a diodi e del condensatore filtro. Il modello di questa parte tiene conto dell’oscillazione di tensione intrinseca al funzionamento del
ponte a diodi opportunamente filtrata dal condensatore, ma trascura l’effetto della corrente effettivamente assorbita dal motore, anche nel caso di frenatura.
Modello del PIC Il modello di questa parte del PIC è appunto la parte del software che comprende la routine in grado di trasformare il valore del dutycycle emesso dal regolatore di corrente nella giusta sequenza di abilitazione dei tasti. Il dutycycle è definito come la durata dello stato alto di tensione divisa per la durata totale del periodo. In buona sostanza tale valore rappresenta la tensione di armatura che il regolatore di corrente imposta al motore, espresso come rapporto tra tale valore e la tensione in continua in uscita dal ponte a diodi. Con dutycycle unitario la tensione in uscita dal chopper corrisponde alla tensione continua in uscita dal ponte a diodi. A seconda del valore del dutycycle, che è compreso tra 0.05 e 0.9, vengono adottate tre strategie di pilotaggio differenti:
• Dutycycle inferiore a 0,33: pilotaggio bipolare
• Dutycycle compreso tra 0,33 e 0,5: pilotaggio unipolare a frequenza variabile, durata di impulso fissa.
• Dutycycle maggiore di 0,5: pilotaggio unipolare a frequenza variabile, durata di pausa fissa.
Durante la fase di implementazione questo tipo di strategia di pilotaggio che garantisce le migliori prestazioni è stato abbandonato per ripiegare su un tipo di regolazione della corrente ad isteresi a tre livelli.
Nel modello si è considerato il comportamento esatto del microcontrollore:
• il metodo di calcolo della funzione integrale attraverso il metodo Simpson-Cavalieri.
• La stima di velocità attraverso il contatore Timer0, in cui la velocità nominale è pari a 225bit.
• La misura della corrente attraverso il modulo ADC, in cui la corrente nominale è pari a 103bit.
• I calcoli tra operandi è fatto considerando la saturazione a 255bit dovuta alla struttura 8bit.
Nel modello sono trascurati tutti i ritardi dovuti al tempo di calcolo delle routine ed al tempo di propagazione del segnale tramite il fotoaccoppiatore 6N137, che è di qualche centinaia di nanosecondi.
