Перейти к содержанию
    

Возможности STM32 по стабилизации напряжения

Добрый день!

 

Подскажите насколько качественно можно стабилизировать выходное напряжение источника питания с управлением от STM32 ?

В частности интересует компенсация переменной составляющей.

Вот, что у меня получилось выжать из источника питания с STM32.

 

20171110_162013_1.jpg

 

Переменная составляющая 0.5 в , выходное напряжение 50 в.

Больше всего беспокоит форма переменной составляющей в виде треугольников.

 

Подробней об источнике.

Топология - полумост.

Вход - 3 ф 380 В .

На входе - мост Ларионова и пассивный фильтр. Отсюда и переменная составляющая 300 Гц.

Выходное напряжение 50 В.

Суммарная частота ШИМ ( 2 транзисторов) 200 КГц.

Частота оцифровки АЦП и прерываний 100 КГц.

Длительность прерывания составляет 3 мкс.

Счётчик таймера считает до 5760.

Микроконтроллер STM32F334.

 

Обработка сигнала происходит следующим образом.

По таймеру запускается прерывание по АЦП. Далее в обработчике прерывания происходят расчёты скважности ШИМ в зависимости от ошибки выходного сигнала относительного опорного.

Потом полученный результат подается на таймер для формирования ШИМ.

 

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Вообще говоря построение качественного преобразователя с прямым микропроцессорным управлением зависит от 3 основных факторов:

1. Измерения

2. Реализация регулятора

3. Формирование ШИМ

На каком процессоре это делать, конечно важно, но на частотах сравнимых с частотой сети - не очень уж и важно.

И конечно можно сделать качественный регулятор на гораздо меньших частотах преобразования и с гораздо менее производительным МК.

1. Измерения.

1.1. Желательно исключить время, когда происходит коммутация силовых ключей. Т.е. ШИМ модуль должен формировать отдельный строб запуска АЦП в момент времени, когда коммутаций нет.

1.2. Чтобы минимизировать воздействие помех нужно производить несколько измерений и использовать простое усреднение или накладывать фильтр с определенной характеристикой в зависимости от задачи.

2. Реализация регулятора.

2.1. В простейшем случае это может быть одноконтурный ПИД регулятор, на вход которого подается сигнал ошибки, на выходе формируется задание на ШИМ.

2.2. Нужно обязательно предусмотреть ограничение интегральной составляющей.

2.3. В более сложных случаях используются многоконтурные регуляторы подчиненного или параллельного регулирования.

2.4. Иногда требуется добавить контур токоограничения, который вступает в действие при резких изменениях нагрузки или в аварийных режимах.

2.5. Иногда целесообразно добавления контура регулятора по возмущению (то о чём писал ранее - это регулятор по отклонению).

В общем тема это отдельная и сложная, решению в лоб обычно не подчиняется, литературы в сети много, в том числе приведены и методики настройки ПИД-регулятора.

3. ШИМ-модуль.

3.1. Нужно рассчитать и проверить на модели требуемую длительность "мёртвого времени" для ключей.

Я уже не говорю о том, что нужно выбрать оптимальную топологию силовой схемы, есть масса вариантов обеспечения мягкой коммутации силовых ключей.

3.2. Обязательно предусмотреть несколько каналов программно-аппаратных защит разных уровней.

4. Ну и последнее, с точки зрения МК, при управлении силовым преобразователем важен абсолютный real time. Т.е. вы чётко должны представлять сколько времени у Вас выполняется тот или иной кусок кода, когда и в какой последовательности что у Вас выполняется и что никакие события в системе не повлияют а скорость обработки критически важного кода.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

стабилизация выходного напряжения может быть а) по току нагрузки, б) по изменению питающей сети, в) по температуре, курсу валют, цене барреля нефти и др.

Вам же надо не стабилизировать, а убрать пульсацию выпрямленного напряжения. Если петля работает должным образом, то лезть в неё не надо, а просто добавить LC фильтр. У вас 0,5/50 = 1% пульсаций, для начала неплохо. Добавьте фильтр и подавите ещё децибел на 20.

 

100мВ пульсаций для 12-вольтовых источников - норма для простых минвелов и иже с ними.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Переменная составляющая 0.5 в , выходное напряжение 50 в.

Больше всего беспокоит форма переменной составляющей в виде треугольников.

Не очень понятно, какая из осциллограмм переменная составляющая и какая у нее частота.

Из контекста это вроде бы 300 Гц, т.е. выпрямленное сетевое напряжение?

Если так, то причина может быть в недостаточной глубине ООС на частоте переменной составляющий.

Но это может быть и наводка на вход АЦП.

Или глюк в программе - как у потерпевшего в соседней теме.

На нечеткий вопрос можно дать множество нечетких ответов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Обработка сигнала происходит следующим образом.

По таймеру запускается прерывание по АЦП. Далее в обработчике прерывания происходят расчёты скважности ШИМ в зависимости от ошибки выходного сигнала относительного опорного.

Потом полученный результат подается на таймер для формирования ШИМ.

Надо обрабатывать не сигнал ошибки, а сигнал производной ошибки, но отфильтрованный.

А сигнал ошибки обратывать в цикле 10 КГц.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Надо обрабатывать не сигнал ошибки, а сигнал производной ошибки, но отфильтрованный.

А сигнал ошибки обратывать в цикле 10 КГц.

Это называется фазоопережающая коррекция.

Удивляет только то, что я предложил ТС все это рассказать еще неделю назад, но он проигнорировал... Сказал, что ТАУ не любит... :(

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Это называется фазоопережающая коррекция.

Удивляет только то, что я предложил ТС все это рассказать еще неделю назад, но он проигнорировал... Сказал, что ТАУ не любит... :(

Не, как это называть еще не ясно, я же не сказал как обрабатывать, а сказал пока только что обрабатывать.

Не факт что обработка должна быть линейной. Поэтому про фазу рано.

Ждем дальнейшего обсуждения.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Спасибо всем за комментарии!

 

amiller. Подскажите, есть ли какая-то методика расчёта ограничения интегральной составляющей. Или оно находиться только экспериментальным путём?

 

YdaloJ. У меня уже стоит на выходе LC фильтр. Или вы про другой фильтр ? Меня больше чем числовые значения настораживает форма скомпенсированной переменной составляющей (на фото нижняя осциллограмма). Слишком большие "треугольники" на гребне осциллограммы. Соответственно и ток на трансформаторе пилообразной формы. Если сравнивать с ИП на ШИМ контроллере, то там ток на трансформаторе без пилообразной формы.

 

win. Нижняя - это осциллограмма переменной составляющей выходного напряжения.

Верхние - огибающие ШИМ на транзисторах.

300 Гц это выпрямленное сетевое напряжение. На нижней осциллограмме 300 Гц это частота между минимумами переменки. А верхняя "пила" получилась при компенсации переменной составляющей.

 

AlexandrY. "Надо обрабатывать не сигнал ошибки, а сигнал производной ошибки, но отфильтрованный. А сигнал ошибки обрабатывать в цикле 10 КГц."

Вы имеете ввиду дифференциальную составляющую?

Почему 10КГц?

 

iosifk. Вы наверное не правильно меня поняли. Я хотел сказать ,что теория ТАУ для меня тяжела и по этому я попросил поподробней рассказать об указанном методе .

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

amiller. Подскажите, есть ли какая-то методика расчёта ограничения интегральной составляющей. Или оно находиться только экспериментальным путём?

Алгоритм очень простой:

Если выходной код ПИДа у Вас упирается в ограничение (снизу или сверху), то Вы должны блокировать дальнейшее изменение интегральной составляющей.

Это примерно эквивалентно насыщению ОУ в аналоговой схеме.

Как только выход возвращается в диапазон регулирования, интегральная составляющая разблокируется и снова может изменятся.

Нужно только не забывать про полярность ошибки. Если ошибка меняет знак, то блокировка тоже снимается.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

×
×
  • Создать...