ESCON : Fréquence d'entrée MLI (PWM) <-> fréquence de sortie MLI ?

Sujet :

• Quelle est la signification de la fréquence d'entrée MLI de l'ESCON ?
• Existe-t-il une dépendance entre la fréquence d'entrée MLI (de la valeur réglée) et la fréquence de sortie MLI (de l'étage de puissance) ?

Solution :

Il n'y a pas de dépendance entre la fréquence d'entrée MLI et la fréquence de sortie MLI de l'ESCON. Les deux ont des spécifications distinctes.

• Un signal d'entrée MLI utilisé comme valeur de consigne peut commander le courant ou la vitesse de l'ESCON.
  L'entrée MLI utilisée comme valeur de consigne est typiquement utilisée lorsque l'ESCON est commandé par un microcontrôleur qui peut ne pas avoir de signal de sortie analogique mais presque toujours une sortie MLI.
  
  
• La sortie MLI fournit au moteur, par l'intermédiaire de l'étage de puissance de l'ESCON, une tension dite modulée en largeur d'impulsion avec une haute fréquence fixe (53,6 kHz). Cette tension moteur ajuste la vitesse et le courant du moteur.

Aspects techniques :

I.) Entrée de la valeur de consigne MLI

• Le signal MLI appliqué à l'entrée numérique 1 de l'ESCON doit répondre aux spécifications suivantes (voir le chapitre "Entrée numérique 1" de la "Référence matérielle" de l'ESCON) :
  
  
  
• Restriction 1 : 10 Hz ... 5 kHz
  • Si la fréquence du signal MLI appliqué à l'entrée numérique 1 est supérieure à 5 kHz, le rapport cyclique MLI mesuré devient de plus en plus imprécis et erroné. Veillez donc à ne pas dépasser 5 kHz.
  • Si la fréquence MLI est trop basse, la période de mesure maximale du rapport cyclique est dépassée et le rapport cyclique MLI rapporté est également erroné.
  • En cas de mesure erronée ou moins précise du rapport cyclique MLI, la vitesse ou le courant du moteur est contrôlé et ajusté sur la base de la valeur de consigne trompeuse mesurée.
    
    
• Impact de la fréquence d'entrée du MLI ?
  Il faut savoir que la fréquence d'entrée MLI utilisée détermine également la rapidité avec laquelle les valeurs de consigne actualisées peuvent être identifiées et traitées, car une période doit être mesurée avant que le rapport cyclique MLI puisse être déterminé. Une fréquence d'entrée MLI élevée signifie des périodes plus courtes et une réaction plus dynamique à tout changement de valeur de consigne.
  
  • Dans le cas de la fréquence d'entrée MLI minimale de 10 Hz, chaque mesure dure 100 ms avant qu'une valeur de consigne actualisée puisse être déterminée et traitée par la boucle de contrôle.
  • Dans le cas de la fréquence maximale d'entrée MLI de 5 kHz, chaque mesure ne dure que 0,2 ms avant qu'une valeur de consigne actualisée puisse être déterminée et traitée par la boucle de contrôle.
  • Dans la pratique, un bon compromis permettant une réaction rapide et une mesure précise du rapport cyclique consiste à utiliser 1 kHz, ce qui nécessite 1 ms pour le traitement du signal.
    
    
• Restriction 2 : plage de rapport cyclique 10% ... 90%
  • Le signal MLI doit se situer dans une plage de 10 % ... 90 % afin d'identifier clairement la présence d'un signal MLI ou d'un simple signal constant (non valide).
  • Si le rapport cyclique MLI mesuré est inférieur à 10 % ou supérieur à 90 %, ...
    
    • ... la LED virtuelle "MLI Input Limitation" du "Controller Monitor" d'ESCON Studio est activée.
    • ... la vitesse ne diminue pas en dessous de la valeur de 10% ou n'augmente pas au-dessus de la valeur de 90%. La courbe vitesse / rapport cyclique qui en résulte se présente comme suit :
      
• Résolution de la mesure du rapport cyclique du MLI ?
  
  • La valeur de consigne du MLI a une résolution de 0,1% resp. 800 pas de résolution entre 10% ... 90%.
    Exemple 1 : 10% = -5000 rpm / 90% = 5000 rpm
    => Résolution de la vitesse pour la commande : 12,5 tr/min
    Exemple 2 : 10% = 0 tr/min / 90% = 5000 tr/min
    => Résolution de la vitesse pour la commande : 6.25 rpm
    Exemple 3 : 10% = -2000 rpm / 90% = 6000 rpm
    => Résolution de la vitesse pour la commande : 10 tr/min
    
    
• État d'erreur en cas de fréquence d'entrée MLI incorrecte ou de rapport cyclique MLI beaucoup trop faible ou élevé
  
  • L'erreur "MLI Set Value Input out of Range Errror" est simplement déclenchée lorsque la fréquence devient inférieure à 5Hz, ce qui est également le cas pour 0% et 100% car il y a un 0V constant ou un niveau élevé présent, c'est-à-dire qu'il n'y a plus de fréquence de signal.
    
    
• Condition préalable pour un fonctionnement parfait
  
  • Veillez à ce qu'un signal MLI avec une fréquence et un rapport cyclique valides soit appliqué avant que l'ESCON ne soit activé. Dans le cas contraire, le moteur pourrait tourner à une vitesse différente de celle prévue ou un état d'erreur pourrait même être présent immédiatement.

II.) Sortie MLI de l'étage de puissance

• La sortie de tension MLI de l'étage de puissance a une fréquence fixe de 53,6 kHz.
  Cette fréquence est spécifiée dans la fiche technique et dans la "Référence matérielle" de l'ESCON :
  

III.) Fréquences de contrôle de l'ESCON

• Les fréquences fixes de la boucle de contrôle utilisées sont également spécifiées dans la "Référence matérielle" de l'ESCON :
  
  
  • Le taux d'échantillonnage du contrôleur de courant PI spécifie la vitesse (ou la fréquence) à laquelle le calcul de la boucle de contrôle de courant est traité et un courant moteur adapté est appliqué. La fréquence de contrôle du courant fixe de 53,6 kHz signifie que ce calcul est traité toutes les 0,0186 ms.
  • Le taux d'échantillonnage du contrôleur de vitesse PI spécifie la vitesse (ou la fréquence) à laquelle le calcul de la boucle de contrôle de la vitesse est traité et une tension moteur adaptée est appliquée. La fréquence fixe de contrôle de la vitesse de 5,36 kHz signifie que ce calcul est effectué toutes les 0,186 ms.
  • Les fréquences de la boucle de contrôle sont fixes et il n'y a pas de dépendance ou de corrélation avec la fréquence utilisée par l'entrée de la valeur de consigne MLI.