13. Co tenhle nástroj nepočítá, a zdroje
Nemodeluje se
- Nasycení magnetického obvodu. Indukčnost je konstanta. U skutečného motoru při velkých proudech klesá, takže zvlnění je ve špičkách větší, než nástroj ukáže.
- Vířivé proudy a ztráty v železe. Do rovnice R·i + L·di/dt + E se nevejdou; při vysokých frekvencích jsou nezanedbatelné.
- Zotavovací náboj body diody (reverse recovery). Je to reálná ztráta při tvrdém sepnutí a u rychlých můstků nemalá.
- Parazitní indukčnosti spojů. Právě ony dělají překmity, zvonění a většinu rušení — a právě ony rozhodují, jestli deska funguje. Model je ideální, realita ne.
- Rozdělení ztrát mezi konkrétní spínače. Nástroj počítá konzervativně na jeden spínač; ve skutečnosti se u unipolárního schématu jedna větev nadře víc než druhá.
- Regulace v čase. Proudová smyčka se počítá jako spojitá; diskretizace, dopravní zpoždění od vzorkování a anti-windup se popisují, nesimulují.
- Třífázový střídač jako celek. Šestikrok se počítá jako sled stavů; prostorová vektorová modulace (SVPWM) ani FOC v nástroji nejsou.
Jak se to ověřovalo
Testy (test-bridge.cjs, 203 kontrol) používají tři nezávislé cesty:
- Uzavřený vzorec pro zvlnění, který řešič sám nikdy nepoužije.
- Přesné exponenciální řešení rovnice motoru po úsecích, iterované, dokud se perioda neuzavře sama do sebe.
- Rungeho–Kuttova integrace napsaná zvlášť v testovacím souboru, s mřížkou restartovanou na každé spínací hraně. Shoda na šest platných míst.
Dál: energetická bilance za periodu (člen cívky musí vyjít přesně nula), ztrátový model proti nábojům hradla, ze kterých je postavený, chování frekvenčního rozmítání podle toho, co obě ztrátové složky říkají, vykrácení pólu v proudové smyčce ověřené simulací uzavřené smyčky, a čtyři kvadranty tam, kde je fyzika chce mít.
Dvě věci, na kterých se dalo spálit a testy je podržely. První:
při nulovém odporu ustálený stav neexistuje — ideální cívka se stejnosměrným napětím
integruje donekonečna, takže nástroj to hlásí místo aby vrátil zbytek posledního průchodu.
Druhá: mřížka integrátoru musí sedět na hranicích spínání, jinak krok integruje kus špatného
napětí a chyba spadne na první řád. Táž lekce, jakou už jednou dostal
TrajLab.
Zdroje
- N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications and Design — můstky, modulace, komutace.
- Jason Sachs, Lost Secrets of the H-Bridge, Part I: Ripple Current in Inductive Loads, embeddedrelated.com/showarticle/421.php — zvlnění pro hranové a středové schéma; zde ověřeno vlastní simulací i integrací.
- ROHM 62AN132E a 62AN134E, Vishay AN608A, Nexperia AN11158 — spínací ztráty z náboje hradla, Millerova plošina, doby přechodu.
- D. W. Novotny, T. A. Lipo, Vector Control and Dynamics of AC Drives — proudová smyčka, vykrácení pólu.
- Oriental Motor, technické příručky ke krokovým motorům — chopper, rozpadové režimy.
- Texas Instruments SLVA321 a příbuzné — mrtvý čas a jeho kompenzace.
Kam dál
- SemiLab — co je ten spínač zač: kde se berou RDS(on), QGD, body dioda a proč MOSFET v půli topí.
- DriveLab — jaký motor vůbec zvolit: moment, setrvačnost, převod a oteplení. Odtud také konstanta 8,27 vs 9,55.
- SensorLab — čím měřit proud, polohu a otáčky.
- ControlLab — kaskáda proud/rychlost/poloha a dvouhmotový model. Zatím nepostavený.