Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania"

Agnieszka Krzemińska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Część 5 Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

2 Korzyści z cyfrowego sterowania przekształtników Zmniejszenie liczby elementów i wymiarów układu obwody sterowania, zabezpieczeń, pomiaru, kompensacji pętli sprzężenia zwrotnego, sterowania chłodzeniem itd. zintegrowane w jednym układzie scalonym Sterowanie przekształtnikami o dowolnej topologii i metodzie sterowania scalone sterowniki analogowe są przeznaczone do 1 3 topologii i stosują 1 2 metody sterowania produkowane są tylko dla najbardziej popularnych, co z kolei wpływa na ich popularność zmiana metody sterowania nie pociąga za sobą konieczności zmiany układu elektronicznego (topografii płytki, elementów) Ten sam układ drukowany dla przekształtników o różnych parametrach zmianie ulega wyłącznie program w zakresie parametrów konfiguracyjnych obniżenie kosztów produkcji przez zwiększenie liczby egzemplarzy a zmniejszenie liczby wariantów tańszy również serwis i doskonalenie Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 2

3 Korzyści z cyfrowego sterowania przekształtników (cd.) Zwiększenie sprawności energetycznej, zmniejszenie poboru mocy dostosowanie układu do zmiennego obciążenia zmiana częstotliwości przełączania, zmiana zasady sterowania, wyłączenie bloków czasowo zbędnych (np. wentylatora) łatwa realizacja stanu czuwania potrzebna jest tylko energia do zasilenia wybranych bloków mikroprocesora Możliwość realizacji pomiarów pośrednich niektóre wielkości fizyczne można obliczyć na podstawie innych, np. moment obrotowy realizacja sprzężeń zwrotnych od momentu, mocy itp. dodatkowa wiedza o stanie układu Poprawa jakości sterowania, w tym zwiększenie szybkości odpowiedzi sprzężenie w przód (feedforward) sygnał sterujący jest wyliczany ze wzorów (teoretycznych lub empirycznych) na podstawie obserwacji wejść zanim doprowadzą one do zmian na wyjściach, na które dopiero reaguje sprzężenie zwrotne (feedback) Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 3

4 Funkcje sterowania cyfrowego przekształtników (lista nie wyczerpująca) tryb niskiego poboru mocy przełączanie źródeł zasilania łagodny start pamięć i zarządzanie awariami zmiana (nastawa) sygnału odniesienia zmiana zasady sterowania złożone techniki sterowania (np. PWM z modulacją częstotliwości) cyfrowa implementacja pętli sprzężenia zwrotnego komunikacja z innymi blokami i użytkownikiem pomiar wartości skutecznej, mocy czynnej, współczynnika zniekształceń prędkości, momentu obrotowego kompensacja współczynnika mocy minimalizacja zniekształceń harmonicznych minimalizacja zaburzeń wysokiej częstotliwości funkcje pomocnicze chłodzenie sterowanie wentylatorem Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 4

5 Poziom 1 Sterowanie włącz-wyłącz Funkcje Sprzęt start-stop tryb niskiego poboru energii zarządzanie wieloma odbiornikami pamięć awarii, watchdog, zarządzanie awariami komunikacja zabezpieczenia termiczne przetwornica z własnym sterownikiem analogowym prosty mikrokontroler oddziałujący poprzez wejścia typu włącz-wyłącz Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 5

6 Poziom 2 Sterowanie proporcjonalne Funkcje Sprzęt sterowanie napięciem wyjściowym ograniczenia prądowe, napięciowe, temperaturowe łagodny start i kontrolowane zatrzymanie sterowanie chłodzeniem przetwornica z własnym sterownikiem analogowym średnio prosty mikrokontroler przebieg impulsowy (PWM/CCP) podawany na wejście typu zezwalającego pomiar (ADC, SPI/I 2 C) Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 6

7 Poziom 3 Sterowanie wewnątrz topologii przekształtnika Funkcje Sprzęt przełączanie topologii kompensatora przełączanie zasady sterowania i rodzaju sprzężenia zwrotnego (np. przy małym obciążeniu) zmiana częstotliwości przełączania realizacja sprzężenia zwrotnego wewnętrzny generatormodulator (PWM) wewnętrzne zasoby analogowe lub zewnętrzne układy dedykowane (przetworniki A/C, wzmacniacze operacyjne, komparatory, oscylator, źródło napięcia odniesienia) zewnętrzny sterownik bramki Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 7

Poziom 4 Sterowanie w pełni cyfrowe Funkcje bardziej złożone funkcje z niższych poziomów przekształtniki wielostopniowe cyfrowa (programowa) implementacja sprzężenia zwrotnego sterownik PID lub inne

8 Poziom 4 Sterowanie w pełni cyfrowe Funkcje bardziej złożone funkcje z niższych poziomów przekształtniki wielostopniowe cyfrowa (programowa) implementacja sprzężenia zwrotnego sterownik PID lub inne algorytmy sterowania zaawansowane pomiary korektory współczynnika mocy (avg, rms, λ, d h, i (k) ) falowniki (v (k), d h ) szczególne sprzężenia zwrotne śledzenie punktu maksymalnej mocy (energia słoneczna) Sprzęt zaawansowane mikrokontrolery (MCU) procesory sygnałowe (DSP) kontrolery sygnałowe (DSC) Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 8

9 Rodziny mikrokontrolerów MicroChip dedykowane do zastosowań w elektronice mocy Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 9

10 Sugerowane aplikacje różnych rodzin mikrokontrolerów firmy MicroChip Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 10

11 Łagodny start poprzez analogowy scalony sterownik przetwornicy (poziom 1) PIC10F200 wejście Shut-down (Enable) Rozwiązanie korzystne, gdy w sterowniku brak pinu Soft-Start lub napięcia odniesienia Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 11

12 Łagodny start program Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 12

13 Łagodny start program (cd.) Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 13

14 PIC10F + MCP1630 ogólna idea współpracy (poziom 2) Sterownik MCP1630 modulator PWM z analogowym prądowym sprzężeniem zwrotnym zewnętrzne elementy RC dla kompensacji Mikrokontroler narzuca f s i D max (t off(min) ) na stałe wyłącza wystawiając 0 ustala napięcie wyjściowe (V REF ) monitoruje napięcie wejściowe, wyjściowe, temperaturę Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 14

Podobne dokumenty

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12 Część 6 Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania 1 Korzyści z cyfrowego sterowania przekształtników Zmniejszenie liczby elementów i wymiarów układu Sterowanie przekształtnikami o dowolnej topologii