Member
Beiträge: 1.756
Themen: 25
Registriert: Jan 2010
Hi D-Ampler,
es geht um einen Step-Up mit digitaler Regelung. PID auf einem Cortex mit 48MHz implementiert, bei ungefähr 50kHz Takt über alles....Abtasten incl Reglerberechnung. ~130kHz PWM, zweiphasig und 90 Grad versetzt und etwas gejittert.
Der Regler ist zweistufig, eine äußere langsame Schleife die die Temperatur regelt, die der schnellen inneren Stromregelschleife einen Strom-Sollwert in Form einer Leistung vorgibt.
Das klappt alles sehr fein, nach etwas feilen an den Zeiten und Reglerkonstanten...
Probleme gibts aber genau an dem Punkt an dem der Wandler in den kontinuierlichen Betrieb übergeht...Zeitinvarianzen, nichtlinearitäten...
Ich kanns nicht vermeiden diesen Punkt zu überschreiten, die Spanne die mit dem Wandler abgedeckt werden soll ist zu groß, und der Platz zu klein...
Naja, am Übergang fängt er immer an zu schwingen.
Ich hab mich heute mal "etwas" damit befasst, auch über nichtlineare Strecken die linear geregelt werden sollen, usw...aber direkte Sachen zu Strecken die sich ändern habe ich nicht gefunden.
Ok, ich könnte hergehen und über Eingangsspannung, Ausgangsspannung und Tastverhältnis (Strom in der Drossel kann ich nicht messen...) versuchen die Grenze vorherzubestimmen und den Parametersatz des Reglers immer anpassen...aber, geht das nicht eleganter?
Hat zufällig jemand was zum lesen zu so einem Problem parat? Oder Lösungsideen?
Vielen Dank schon mal!
Grüße, Tobi
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Hastu mal das Ganze simuliert?
Beim Übergang von lückend auf kontinuierlich ändert sich die Schleifenverstärkung schlagartig, das ist generell problematisch.
Suchbegriffe: subharmonic oscillation, right-half-plane-zero (RHPZ)
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 1.756
Themen: 25
Registriert: Jan 2010
Hi,
nein....simuliert nicht. Aber genau der Sprung in der Übertragungsfunktion macht mir zu schaffen...
Diskontinuierlich läuft er sauber und stabil, kontinuierlich quasi fast gar nicht. Nach viel optimierung am Code bzgl Performance gehts zumindest ein wenig...
Danke für die Suchbegriffe, das hat mir schon gut was gebracht, aber ich regle dein Eingangsstrom, nicht die Ausgangsgrößen...ich denke für den Spezialfall werde ich selber anfangen müssen zu rechnen.
Kann man nicht irgendwie rausfinden, wann die Betriebsartgrenze erreicht ist und dann die Schleifenverstärkung umschalten?
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Zitat:Original geschrieben von E_Tobi
Hi,
aber ich regle dein Eingangsstrom, nicht die Ausgangsgrößen...ich denke für den Spezialfall werde ich selber anfangen müssen zu rechnen.
Dies scheint mir der Knackpunkt zu sein - stromgeregelt sieht das in der Simu stabil aus.
Stromgeregelt heißt hier
-feste Zyklusdauer
-PWM-Einschaltdauer wird beendet, wenn der aktuelle Spitzenstrom erreicht ist: Schnelle innere Schleife.
Das erfordert Strommessung und z.B. einen Komparator, der innerhalb ca 100ns abschaltet
-den Vorgabewert für den aktuellen Spitzenstrom liefert der Regler (langsame äussere Schleife)
Deine Steuerung dürfte dagegen auf Spannungs-Modus hinauslaufen - dafür habe ich noch keine simu fertig.
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Kann man nicht irgendwie rausfinden, wann die Betriebsartgrenze erreicht ist und dann die Schleifenverstärkung umschalten?
Das halte ich für möglich, klingt mir aber irgendwie nach work-around
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Kann man nicht irgendwie rausfinden, wann die Betriebsartgrenze erreicht ist und dann die Schleifenverstärkung umschalten?
Am einfachsten über die Primärstrom-Messung...
und die kann man dann auch gleich zur Strom-Kontrolle heranziehen.
...mit der Lizenz zum Löten!
E_Tobi hat ja nen Kontroller. Damit erzeugt er ja selbst die PWM. Er wird also wissen, ab wann der nicht-lückende Betriebsfall droht. Dann würde ich die PID-Parameter umschalten. Kein D-Anteil mehr. Und I schön groß machen. Damit er das Jittern sicher ausbügelt.
Die Umschaltung sollte mit Hysterese erfolgen, damit keine Umschaltschwingungen entstehen.
Das geht in Software alles sehr simpel, denke ich.
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Der Übergang von lückend nach n. lückend ist eine Frage des Stromflusses.
Wobei sich das PWM-Tastverhältnis theoretisch garnicht, praktisch nur geringfügig ändert.
Dafür ändert es sich direkt mit der speisenden Betriebsspannung.
Somit ist das Tastverhältnis ein denkbar schlechter Indikator.
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Und wie will er mit dem Tastverhältnis den Eingangsstrom regeln?
...mit der Lizenz zum Löten!
Da müssen wir E_Tobi fragen.
Member
Beiträge: 1.756
Themen: 25
Registriert: Jan 2010
Hi,
sicher wärs möglich den Übertritt vorherzuberechnen und zwei verschiedene Parametersätze zu erstellen...
Ich sehe das ganze aber mehr sportlich und als eine Gelegenheit mehr über Wandler zu lernen, und vor allem auch digitale Regler...die Links von Voltwide haben mir schon gut weitergeholfen das ganze besser zu verstehen.
Ich möchte mal einen Versuch in Richtung Prädiktiver Regler starten, ich denke das könnte das Problem auf eine andere Art lösen. Leider findet man, oder ich, recht wenig über Regler die speziell (nur) auf digitalen Plattformen zu machen sind...
Wenn ich morgen nach der Arbeit noch Muse hab versuche ich mal das Verhältnis Eingangsspannung/Tastverhältnis/Eingangsstrom herzustellen und in eine halbwegs schnell berechenbare Funktion zu verpacken...
(Edit: Als einfacher PID läufts jetzt, zwar stabil, aber das dynamische Verhalten ist nicht so der Brüller...)
(Edit2: Die LAst besteht aus ohmschen Widerständen. Das gibt den Zusammenhang zwischen Eingangsstrom und Tastverhältnis)
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
Das von mir verlinkte paper von TI scheint da ziemlich in die Tiefe zu gehen.
Und es ist das erste mal, dass ich überhaupt Berechnungsgrundlagen zum RHPZ gesehen habe. Ich werde mal versuchen, eine simu zum boost/voltage mode aufzustellen.
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 15.894
Themen: 70
Registriert: Jul 2009
hier die versprochene Simu
![[Bild: 800_1407441696_boostvm1.png]](https://stromrichter.org/d-amp/content/images/800_1407441696_boostvm1.png)
Man sieht hier
-den Einschaltstrom, jenseits von Gut und Böse: Da geht erstmal die Drossel in die Sättigung. Dem kann nur mit einem Softstart abgeholfen werden.
-Lastwechsel mit Grenzübertritt in den kontinuierlichen Betrieb.
Sieht ziemlich gruselig aus: Überspannung beim Einschalten, Übersteuerung des Komparators bei lastwechseln, Ausgangsspannungs-Einbrüche und Überschwinger.
Allerdings habe ich mir auch keine Mühe mit einer ausgefeilten Frequkompensation gemacht - ist erstmal nur ein mehr oder weniger generisches Modell zum ausprobieren.
[URL]
https://stromrichter.org/d-amp/content/i...oostvm.asc[/URL]
Also einen Aufwärtswandler im voltage-mode ans Laufen zu bringen ist nicht einfach sportlich, sondern eher athletisch
...mit der Lizenz zum Löten!
Member
Beiträge: 1.756
Themen: 25
Registriert: Jan 2010
Danke sehr!
Ohne Tricks gings bei mir auch nicht...ich hab einen Softstart und eine Routine die bei Übertromereignissen (dafür gibts einen Hardware-Komparator) kurzfristig den Regler beeinflusst, das Tastverhältnis und den I-Anteil modifiziert...
Erschwerend kommt hinzu dass man für 100kHz PWM nur bis 240 zählen darf...das Tastverhältnis ist dann in 0.4% - Schritten ziemlich dürftig gequantelt
Member
Beiträge: 1.756
Themen: 25
Registriert: Jan 2010
Das Problem ist nicht die resultierende Quantisierung des tatsächlichen Eingangsstroms, sondern dass der Regler jedes Bit im Tastverhältnis sieht und versucht auszuregeln. Bei bestimmten Eingangsspannungen ist das ganze totenstill, bei anderen zittert er immer zwischen zwei Bits hin und her...
Dazu muss ich mir noch mal was überlegen, ein erlaubtes Regelfenster zum Beispiel...ausgestanden ists damit aber nicht, wegen der Abhängigkeit Uin/Tastverhältnis/Uout im kontinuierlichen Betrieb wirds mit steigendem Tastverhältnis immer ekliger...
[SUP]Allerdings hilfts schon den Kern auch wirklich mit 48MHz zu takten, und nicht nur mit 24....jetzt kann ich bis 480 zählen und der Regler wird plötzlich auch viel schneller berechnet....[/SUP]
