Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami

_lazor_ 29 Maj 2017 14:11 1599 11
  • #1 29 Maj 2017 14:11
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Witam,

    Jako że w pracy mam chwilę wolnego postanowiłem w końcu wykonać przetwornicę na mikrokontrolerze, bo od dłuższego czasu za mną ten temat chodził, zwłaszcza wykorzystania naprawdę dzikich algorytmów sterowania.

    Tak więc stworzyłem niskonapięciowy model testowy na pająku. Schemat elementu mocy wygląda tak:
    Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami
    Zasilanie z zasilacza laboratoryjnego 20V.

    Driver to L6384E a mikrokontroler STM32F103 z zestawu Nucleo.
    Algorytm sterowania to PWM dopasowany pod układy rezonansowe, czyli reguluję ilość impulsów w przedziale czasu. W tym wypadku 45kHz w częstotliwości 1kHz.

    Przy pełnym wypełnieniu przebiegi na C1 (niebieski przebieg) i prądu (żółty przebieg 1V/1A) wyglądają tak:
    Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami

    Przebiegi wyglądają wspaniale, jednak mnie dlaczego dzięki przekładni 30 do 8 napięcie wyjściowe to raptem 4V a dobroć układu to jedynie 2.
    Inna sprawa, że gdy zmniejszam wypełnienie impulsami to dobroć układu wzrasta:
    Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami Zmiana dobroci układu przy zmianie wypełnienia impulsami

    Jak widać na 3 zdjęciu napięcie na kondensatorze wzrasta do 80V gdzie przy ciągłej pracy układu jest zaledwie 40V.
    Ostatnie zdjęcie przedstawia przebieg dla 1 impulsu sterowania.

    Czy ktoś jest w stanie powiedzieć dlaczego przy nie pełnym wypełnieniu impulsami układ posiada największą dobroć?

    0 11
  • Computer Controls
  • #2 29 Maj 2017 16:21
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    _lazor_ napisał:
    Czy ktoś jest w stanie powiedzieć dlaczego przy nie pełnym wypełnieniu impulsami układ posiada największą dobroć?
    Dobroć to parametr obwodu rezonansowego, stosunek energii zgromadzonej do traconej w jednym okresie drgań, nie sądzę żeby dobroć sie zmieniała, no chyba że masz jakieś nieliniowe obciążenie.
    Sprawdź czy napięcie zasilania nie "siada" i czy częstotliwość drgań własnych jest zgodna z wymuszeniem, jak wyglada obwiednia przy bardzo długich impulsach czy widać dudnienia?

    Jaką masz dobroć cewki i kondensatorów?
    Co jest po drugiej stronie transformatora?

    0
  • Computer Controls
  • #3 29 Maj 2017 18:13
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    W sumie to faktycznie mam żarówkę 50W wpiętą, więc w sumie rezystancja się zmienia obciążenia, więc i zmienia się dobroć układu. W sumie wszystko działa poprawnie o dziwo jak na układ na pająku i kilkunastocentymetrowymi przewodami do bramek.

    CO do dobroci cewki i kondensatora to ciężko mi powiedzieć, jak jeszcze kondensator jest opisany w nocie katalogowej to dławik nawinąłem sam bez większych zastanowień się jaka będzie jego dobroć, raczej spora bo drut ponad 1mm raptem kilkanaście zwoi.

    Co do obciążenia to prostownik na diodach schotky'ego (strona wtórna z odczepem, .prostownik na dwóch diodach), kondensatory elektrolityczne i dławik w konfiguracji PI

    0
  • #4 29 Maj 2017 19:14
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    A dlaczego nie chcesz regulować w sposób ciągły, zmieniając częstotliwość, jak na razie "dzikie" algorytmy sterowania dają gorsze parametry (tętnienia, czas odpowiedzi).

    _lazor_ napisał:
    CO do dobroci cewki i kondensatora to ciężko mi powiedzieć, jak jeszcze kondensator jest opisany w nocie katalogowej to dławik nawinąłem sam bez większych zastanowień się jaka będzie jego dobroć, raczej spora bo drut ponad 1mm raptem kilkanaście zwoi.
    Mam nadzieję że to jakiś przyzwoity kondensator, a nie nieliniowy ceramiczny.
    Dobroć cewki będzie zależała od strat w rdzeniu, a te od indukcji i częstotliwości.

    _lazor_ napisał:
    W sumie wszystko działa poprawnie o dziwo jak na układ na pająku i kilkunastocentymetrowymi przewodami do bramek.
    Kryteria poprawności działania chyba nie były zbyt wygórowane ;)

    0
  • #5 29 Maj 2017 19:42
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Cóż taki algorytm sterowania przetwornicami rezonansowymi jest najsprawniejszy, jednak przy ucieczce częstotliwością w charakterystykę indukcyjną zachodzą nieciekawe zjawiska i zwiększają się straty. No i nie można regulować częstotliwością w pełnym zakresie obciążenia, a topologia LLC jakoś do mnie nie przemawia.

    Spokojnie, kondensator to foliowy polipropylenowy z WIMY, nie jest początkującym by dawać ceramiczne kondensatory do układu rezonansowego.

    Kryteria poprawności działania hmm, na pewno nie myślałem by ten układ działał na nie wiadomo jakiej częstotliwości 45kHz też nie uważam za aż tak mało, ale w porównaniu do 200kHz to pająk by raczej tego nie przetrwał, chociaż i tutaj miałem dziwne akcje z rozstrajaniem się układu ponieważ dotknąłem rdzenia, czy jakieś oscylacje przed dopasowaniem deadtime mostka.
    Cóż, ale postawiłem tutaj 3 różne potencjały (z potencjałem uzwojenia wtórnego to w sumie 4), by to wszystko jakoś działało i na siebie nie oddziaływało.

    0
  • #6 10 Lip 2017 22:23
    misiekagh
    Poziom 11  

    Zwiększają się straty, bo punkt mocy się zmienia i wychodzi niedopasowanie odbiornika do obciążenia. Jest jedna częstotliwość dla której jest maksymalna sprawność przy danym obciążeniu, ale przy zmianie obciążenia można z powrotem wejść na maksymalną sprawność zmieniając częstotliwość. Dzięki temu można uzyskać maksymalną sprawność w całym zakresie obciążenia.
    Widziałem twój inny post odnośnie przetwornicy. Nie wiem czy miałeś szczelinę w rdzeniu, ale można się pokusić o niedawanie szczeliny, tylko sprzężenie zwrotne musi być szybkie, żeby nie nasycał się rdzeń.

    0
  • #7 10 Lip 2017 22:30
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Taka zależność występuje w większości układów rezonansowych np taki LLC, jednak algorytm jaki tutaj stosuje sprawia że sprawność przetwornicy nie zależy od obciążenia, a przynajmniej w znacznie mniejszym stopniu niż w LLC.

    0
  • #8 10 Lip 2017 22:40
    misiekagh
    Poziom 11  

    _lazor_ napisał:
    przy ucieczce częstotliwością w charakterystykę indukcyjną zachodzą nieciekawe zjawiska i zwiększają się straty
    Próbowałeś zmieniać obciążenie? tak, żeby poszukać punktu dla którego są minimalne straty i czy zmierzyłeś dla niego sprawność? Powinna być taka sama.

    Myślę zrobić to samo co ty zrobiłeś, tylko nie na mikro, a w labview i na jakiejś karcie. Planuję tego używać jako zasilacz laboratoryjny. Nie wiem jeszcze jaką wybiorę topologię.

    0
  • #9 11 Lip 2017 06:57
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Za wiele w labview nie robiłem, ale raczej to nie ma takich możliwości jak uC. W rozwiązaniu takim jak powyżej trzeba czasu reakcji na przerwania rzędu ns, gdzie uC przerwania w takim czasie przełączy, nie mówiąc że trzeba filtrować dane z ADC + zaimplementować sprzężenie zwrotne w postaci PID lub innego... no i cena osprzęt do labview kosztuje "trochę" więcej niż zwykły STM32.

    0
  • #10 11 Lip 2017 10:29
    misiekagh
    Poziom 11  

    Są karty pxi fpga, gdzie kod wykonywany jest na karcie w fpga. Poza kosztami labview ma tą zaletę, że jest szybki dostęp do kodu i łatwo go zmieniać. Taką kartę można wykorzystać do wielu celów.

    0
  • #11 11 Lip 2017 11:46
    _lazor_
    Moderator Projektowanie

    Przerost formy nad treścią. Pamiętaj tylko o stosowaniu separacji galwanicznej między kartą a sterownikiem, bo inaczej wymiana karty może być w cenie gotowego zasilacza na rynku :D
    Jeśli mówisz o karcie PXI-7951 to bardzo duży przerost formy nad treścią.

    0
  • #12 11 Lip 2017 12:08
    misiekagh
    Poziom 11  

    Wiem, że przerost formy nad treścią, ale szeroka funkcjonalność rozwiązania mi to rekompensuje.

    0