Hallo! Ich entwickle eine CCM VIENNA - PFC. Geregelt ganz klassische in average current mode control geregelt. Der Leistungsteil funktioniert schon in closed loop. Allerdings werden Lastsprünge sehr langsam ausgeregelt. Mach ich die Verstärkung des dem Stromregler überlagerten Spannungsreglers schneller wird die THD des Stromes immer schlechter und aufgrund fehlender Phase schwingt die Zwischenkreisspannung sich erst in minimal 500ms ein, also nach vielen Sinuswellen. Notchfilterung wird nicht eingesetzt. Jemand Ideen? In anderen PFC Threads hat "Mr. Schaltnetzteil" ;) ja sehr hilfreich geantwortet...
>Mach ich die Verstärkung des dem Stromregler überlagerten >Spannungsreglers schneller wird die THD des Stromes immer schlechter Das kann kein Regler ändern. Je mehr Bandbreite der Spannungsregler hat umso schlechter der THD. >aufgrund fehlender Phase schwingt die Zwischenkreisspannung sich erst in >minimal 500ms ein, also nach vielen Sinuswellen. Dies kann ein besserer Regler ändern. Den wenig bandbreite bedeuted NICHT automatisch weniger Phase. Lass nich raten, du verwendest ein primitiven I-Regler? >Notchfilterung wird nicht eingesetzt. Aus bestimmtem Grund? Regelung digital? Wenn ja, ist es kein Aufwand ein Notchfilter mittels DSP zu realisieren. Ein Filter mit zwei komplexen Polen und Nullstellen reicht aus. Wichtig ist, die Frequenz der Netzfrequenz exakt nachzuführen, was analog schwerer zu erreichen ist. Man erreicht dadurch sehr einfach eine deutliche performancesteigerung ohne das Laststrome oder ähnliches gemmessen werden muss um ein Feedforward zu realisieren. >eine CCM VIENNA - PFC. Symetrierregler der Ausgangsspannung auch schon closed Loop? Oder macht das die Nachfolgende Leistungsstufe? MFG Fralla
>Lass nich raten, du verwendest ein primitiven I-Regler? Ja, einfacher Integrator. Wird in vielen App-Notes auch so gemacht? Was falsch daran? >Aus bestimmtem Grund? Regelung digital? Wenn ja, ist es kein Aufwand ein >Notchfilter mittels DSP zu realisieren. Ein Filter mit zwei komplexen >Polen und Nullstellen reicht aus. Hmm, der Stromregler ist analog. Spannungsregler eigentlich auch, der bekommt digital nur die Sollwerte rein, bzw Ausgabe. Analog ist das nicht zu machen? >Symetrierregler der Ausgangsspannung auch schon closed Loop? Oder macht >das die Nachfolgende Leistungsstufe? ??? Grüße, Mark
>Ja, einfacher Integrator. Nicht falsc,h aber unpassend wenn schnellere Regelung gefordert wird. >Wird in vielen App-Notes auch so gemacht? Sind meist nur einfache Hinweis, dass es geradeso funktioniert. Ein Integrator zieht die Phase immer -90%. Wenn jetzt noch die Powerstage hinzu kommt ist noch weniger Phase da und es schwingt. Erhöhen der Bandbreite führt zu noch weniger Reserve und die Spannung wird trotz mehr Loop-Gain langsamer ausgeregelt. Um das zu umgehen muss die Phase "geboostet" werden. WIe immer durch eine Nullstelle. Integrator + Nullstelle = PI Regler. Um einen Gain-Rolloff zu erziehlen und das der 100Hz Ripple weniger durchkommt muss duch eine Polstelle bei so 20-50Hz gesetzt werden (ganz wichtig). Die Nullstelle natürlich vor der Angestrebten Crossoverfrequenz, so bei 2 bis 7Hz. Eine PI-Regler heist nicht automatisch, dass er schnell sein muss. Ist oft missverstanden. Er kann lagsam sein, aber dafür eine große Phasenreserve haben. Somit hat man geringe Bandbreite für wenig THD des Stromes, aber trotzdem eine schnellere Ausregelzeit. Weitere Optimierungen wären: 1. Das Notchfilter 2. Michtlinearer Regler, einer welcher seinen Gain und Nullstelle, abhängig vom der Regeldifferenz erhöht. Ist mathematisch nicht so ohne, kann aber ohne analyse realisiert werden. Zb wenn die Spannung um 95% des Sollwertes abweicht, Gain um 20%-50% erhöhen. Im Ausregelmoment gibts dann stärkere Strom THD, aber interessiert ja nimanden. 3. Feedforward >Hmm, der Stromregler ist analog. Spannungsregler eigentlich auch, der >bekommt digital nur die Sollwerte rein, bzw Ausgabe. >Analog ist das nicht zu machen? Den PI mit Pol, (aka Type 2) kann man ohne Probleme Analog machen. Das nichtlienare vl mit einen Steurebaren Transkonduktanz (machen manche Controller). Notch Filter wird da die Frequenz nachgeührt werden muss. Aber da du einen Controller hast, könnest du zumindest den Spannungsregelkreis digitalisieren. Aufgrund der geringen bandbreite sollte dies für einen gewöhlichen µC machbar sein, also kein DSP notwendig. Aber zuerst mal den Regler umbauen, ist im Prinzip nur ein Widerstand und ein Kondensator mehr. (Das ist das schöne an Regelungstechnik, ein-zwei Bauteile(R,C) mit richtigem Wert können massive Veränderunegn verursachen, zum Guten und Bösen ;) MFG Fralla
>Um das zu umgehen muss die Phase "geboostet" werden. WIe immer durch eine >Nullstelle. Integrator + Nullstelle = PI Regler. Um einen Gain-Rolloff zu >erziehlen und das der 100Hz Ripple weniger durchkommt muss duch eine >Polstelle bei so 20-50Hz gesetzt werden (ganz wichtig). Die Nullstelle >natürlich vor der Angestrebten Crossoverfrequenz, so bei 2 bis 7Hz. Hi Fralla! Hab deine Tipps jetzt umgesetzt und ein Null bei 5Hz gesetzt und deutliche verbesserung des Load-Regulation Verhatens erzielt. Doch leider nicht genug (ein 10%-100% Step schiebt immer noch um 8V zu viel) Ich könnte noch etwas mehr Gain geben doch das geht logischerweise unf die Strom THD (Und da brauch ich ausreichend Abstand zum Spec Limit). Hab auch doppel-T Notch Filter versucht, doch Analog aufgrund der Bauteilstreunung und Nachführung nicht zu machen. Oder kennt jemand einen Weg ein schmales Notch-Filter zu realisieren? >Aber da du einen Controller hast, könnest du zumindest den >Spannungsregelkreis digitalisieren. Das werd ich mir ansehen, denn ein 8-Bitter hat noch Pins frei. MFG Mark
Welche Parameter sollte das Notchfilter haben? Dämpfung? Breite? >Eine PI-Regler heist nicht automatisch, dass er schnell sein muss. Ist >oft missverstanden. Er kann lagsam sein, aber dafür eine große >Phasenreserve haben. Somit hat man geringe Bandbreite für wenig THD des >Stromes, aber trotzdem eine schnellere Ausregelzeit. Find ich perfekt Ausgedrückt, merk ich mir ;) Mark
>Welche Parameter sollte das Notchfilter haben?
Denn Notch bei 100Hz (oder 120Hz), klar ;)
Je breiter umso besser werden auch Frequenzschwankungen gedämpft.
Aber je breiter umso früher zieht das filter auf -90° und raubt
Phasenreserve. Also so schmal wie möglich. Analog ist dies schwierig bis
unmöglich (Tolereanzen, etc), digital braucht man immer genauere
koeffizienten bzw wortbreite.
Ich dämpfe meist um 30~40dB (30 bis 100). Pole-Nullstellenabstand sodass
die Phase bei 30Hz um nur ca 10° gezogen wird.
Ein Notch ist ja nichts anderes als ein komplexer Pol und Nullstelle auf
derselben Frequenz. Hier eine Beispiel Übetragungsfunktion:
Man sieht sofort die maximaldämfung von -40dB, da sich die Dämpfungsfaktoren um zwei Zenerpotenzen unterscheiden, bei -20dB wäre es um Faktor 10. Wie gesagt ich mach das nur digitial (bzw kann es nur so). Die Netzfrequenz wird mittels PLL gemessen (damit unemfindlich gegen EVU-Schaltvorgänge, Stromrichter etc) und die Filterfrequenz (also nur ein simpler Parameter) dem Netz nachgeführt. MFG Fralla
>Aber da du einen Controller hast, könnest du zumindest den >Spannungsregelkreis digitalisieren. >Wie gesagt ich mach das nur digitial (bzw kann es nur so). Die >Netzfrequenz wird mittels PLL gemessen (damit unemfindlich gegen >EVU-Schaltvorgänge, Stromrichter etc) Und schon wider muss bei dir, Fralla, alles digital sein. Es spricht doch nichts dagegen den langsamen Spannungsregelkreis analog zu belassen.
>Und schon wider muss bei dir, Fralla, alles digital sein. Es spricht >doch nichts dagegen den langsamen Spannungsregelkreis analog zu >belassen. Ach halt doch deine ...., in jedem Thread pöbelst do über digitale Regler. Hier ging es um das Notchfilter, welches nur digital zu realisieren ist. Und wenn man so ein digitales Filter hat, gibt es nur Vorteile wenn man den ohnehin langsamen Spannungsloop in den µC gibt. Und wie ich hier schon sagte (Beitrag "Dsp mist in PFC nur Müll" ), digitale Rgelung vereinfacht die umsetztung die Reglerdimmensionierung, Kleinsignalmoderlierung, etc muss genauso beherrscht werden, sogar noch besser da viel komplexere Regler realisert werden können. Wenn man den Regler festgelegt hat, ist analog auch nicht schwer, in den bei PFC,SNT üblichen Regerl ein OP-Amp und ein paar R und Cs, uhhhh ganz schwer. Aber du kanst gerne ein analoges Notchfilter Posten welches bei einer präzise verstellbaren Frequenz eine Dämpfung von <= -40dB hat. Die Phase bei 30Hz darf unter keinen Umständen um mehr als 5° gezogen werden. Und wenn du das geschafft hast, dann komm ich mit dem Kältespray ünd sprüh mal etwas drauf ;) MFG Fralla
Ich steht vor ähnlich Problem, allerdings primitive 1-Phasen PFC welche sehr dynamisch belastet wird. Gereglt wird mittels voll Analog. Fralla schrieb: >Aber du kanst gerne ein analoges Notchfilter Posten welches bei einer >präzise verstellbaren Frequenz eine Dämpfung von <= -40dB hat. Die >Phase bei 30Hz darf unter keinen Umständen um mehr als 5° gezogen >werden. >Und wenn du das geschafft hast, dann komm ich mit dem Kältespray >ünd sprüh mal etwas drauf ;) Auf DSP (oder nur µC) umsteigen möchte ich nicht (Eher kann ich nicht). Ich nehme an, das dies nicht möglich ist analog. Oder doch?
>Ich nehme an, das dies nicht möglich ist analog. Oder doch? Denke nicht. Hat auch niemand geantwortet. Und wenn es möglich ist, dann bestimmt mit viel, viel mehr Aufwand und Platz als einen simplen 8-Bit µP mit 8Pins und kaum Peripherie zu programmieren. Und wenn so weit ist kann man die elends langsame Spannungsloop auch gleich reinpacken. Also ist es Unsinn ein solches Notchfilter Analog zu realisieren. >Ich steht vor ähnlich Problem, allerdings primitive 1-Phasen PFC welche >sehr dynamisch belastet wird. Gereglt wird mittels voll Analog. Es gibt ja noch andere Weg als das Notch Filter. Wird die Last der PFC gemessen? Wenn ja, in den Ausgangswert des Spannungsregler die Last reinmultiplizieren.
Hey Fralla, du scheinst ja der Netzteilgott zu sein. Da ich beruflich wohl demnöchst damit einsteigen werde, kannst du mir Literatur empfehlen? Oder wie hast du angefangen? Die Theorie würd mich auch interessieren.
>du scheinst ja der Netzteilgott zu sein. Nein, ich mach nur nichts anderes als Konverter,PFC/Inverter zu entwicklen;) PFC ist unter anderem das "Kerngeschäft". Aber HF-Technik, hochempfindliche Messschaltungen, lineare Audioamps, sind dagegen nicht meine Stärke. >kannst du mir Literatur empfehlen? Meine absoluten Favoriten: http://www.amazon.com/Fundamentals-Electronics-Second-Robert-Erickson/dp/0792372700/ref=dp_ob_title_bk#_ http://www.amazon.com/Power-Electronics-Converters-Applications-Design/dp/0471226939/ref=pd_vtp_b_1 http://www.amazon.com/Control-Power-Electronics-Selected-Engineering/dp/0124027725/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1328547867&sr=1-1 Auch sehr gut: http://www.amazon.de/Switch-Mode-Power-Converters-Design-Analysis/dp/0120887959/ref=sr_1_cc_3?s=aps&ie=UTF8&qid=1328547950&sr=1-3-catcorr http://www.amazon.de/Leistungselektronik-Handbuch-Band-Handbuch-B%C3%A4nde/dp/3211892133/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1328547917&sr=8-1 Aber wie man konkret einen Buskonveter mit zweistelligen kW für einen Redox-Flow-Stack auf 400VDC Bus Link baut kann man in keinem Buch nachlesen. All dies Theorie ist die Basis, dazu kommt persönliche Erfahrung und das Wissen der Abteilung/Unternehmen in dem man Arbeitet. Und wenn man es schaft in einem Entwicklungsteam/Abteilung die stärken jedes einzelnen zu nutzen (was definitiv nicht immer der Fall ist) kann man intersaante Dinge bauen. Soll bedeuten, man kann nie alles selbst wissen und können... MFG Fralla
Zu der Literatur, rein Schaltnetzteillastige Bücher gibts Bücher gibts viele: http://www.amazon.de/Switching-Power-Supply-Design-3/dp/0071482725/ref=pd_rhf_dp_shvl3 http://www.amazon.de/Switchmode-Power-Supply-Handbook-Billings/dp/0071639713/ref=pd_sim_eb_4 http://www.amazon.de/Switch-Mode-Power-Supplies-Simulations-Practical/dp/0071508589/ref=pd_bxgy_eb_img_c Regelungstechnik ist immer untrennbar mit Leistungselektronik Verbunden: http://www.amazon.de/Taschenbuch-Regelungstechnik-mit-MATLAB-Simulink/dp/3817118597/ref=pd_sim_eb_5 Gutes deutsches Buch kenn ich auser dem von Franz Zach nicht. Aber technisches Englisch lesen können ist sowieso minimale Grundvoraussetzung. Weitere extrem wicht Quellen sind Konferenzen bzw die veröffentlichten Paper So wie die hochinteresante APEC in Orlando, wo gerade Mittagspause ist... MFG
Fralla schrieb: > Aber wie man konkret einen Buskonveter mit zweistelligen kW für einen > Redox-Flow-Stack auf 400VDC Bus Link baut kann man in keinem Buch > nachlesen. Das denk ich mir. Aber bin kompletter Anfänger und beginne demnächst erst und bei uns an der FH wurde das Thema eher stiefmütterlich behandelt.
>Aber bin kompletter Anfänger und beginne demnächst >erst und bei uns an der FH wurde das Thema eher stiefmütterlich >behandelt. Welcher Studienrichtung? Bachelor oder Master? Im Masterstudiengang welcher dann "Industrielle Elektronik", "Leistungselektrunik und Antriebstechik" oder wie auch immer heist wird sollte das dann intensiver behandelt. Master ist bei der neuen Studienordnung sowieso Grundvoraussetzung. Wichtig ist, in einem Unternehmen die Bachelor oder Masterarbeit zu machen und dieses sorgfältig zu wählen (ja geht nicht immer). Am meisten lernt man dann dort und dann wenn in der Entwicklung arbeitet. Den frisch von der Universität/FH hat niemand wirklich Plan von der Entwicklung. Da muss man die Studenten schon unterstützen und furchtbar aufpassem wenn sie im Leistungslabor herumwerken. Aber war bei mir nicht anders. MFG
Hab meinen Bachelor in Energietechnik gemacht, Arbeit hat sich mit DC-Wandlern beschäftigt. Nun beginne ich bei einem Unternehmen als Junier-Leistungselektroniker und versuche gleichzeitigt meinen Master mit Schwerpunkt Leistungselektronik zu machen. Das Bachelorstudium an der FH fiel mir relativ leicht (Endnote 1), doch als ich dann in der Abteilung war, hab ich erst gemerkt, wie oberflächlich eigentlich alles behandelt wurde, daher will ich meinen Master nun auch an einer (Fern-)Uni machen.
Hi Mark! Falls du es doch mal digital versuchen solltest: Lastbeobachter + Feedforward. Gruß Martin
>Falls du es doch mal digital versuchen solltest: Lastbeobachter + >Feedforward. Ja weis ich, wurde auch schon erwähnt. Doch dies wollte ich vermeiden. Das Methode mit dem Notch-Filter funktioniert perfekt. Allerdings musste ich das Filter mit dem Realtime-Workshop bauen lassen da ich selbst nicht im stande war ;)
Fralla schrieb: >Es gibt ja noch andere Weg als das Notch Filter. Wird die Last der PFC >gemessen? Wenn ja, in den Ausgangswert des Spannungsregler die Last >reinmultiplizieren. Ein analoges Filter scheint also unmöglich(zumindest für mich und alle anderen hier) zu sein. Das mit dem Last multiplizieren klingt interessant. Also eine Art Feedforward. Fralla, kannst du das genauer ausführen?
>Das mit dem Last multiplizieren klingt interessant. Also eine Art >Feedforward. Fralla, kannst du das genauer ausführen? Sag mit welcher IC, dann kann ich vl helfen. MFG
>>Sag mit welcher IC, dann kann ich vl helfen. >L4981 Ist der klassiker. Hast du dicht nicht gefragt was der Pin 6 bewirkt? LFF steht für Load Feed-Forward. Da Lastabhängigen Strom reinpumpen und den multiplizierer neu biasen, fertig.
>Ist der klassiker. Hast du dicht nicht gefragt was der Pin 6 bewirkt? So melde mich mal wieder. Hab mit dem Pin 6 jetzt erforlglreich das Ausregelverhalten massiv verbessert. Aus interess habe ich auch versucht ein Notchfilter zu realisieren. Bin dabei kläglich gescheitert, und denke dass es auch sonst niemand schaft. >Die Phase bei 30Hz darf unter keinen Umständen um mehr als 5° gezogen >werden. Und wenn du das geschafft hast, dann komm ich mit dem Kältespray >ünd sprüh mal etwas drauf ;) Ja, dann wars vorbei mit dem Lastsprung ;)
@ Arnold S. (Gast) >Ausregelverhalten massiv verbessert. Aus interess habe ich auch versucht >ein Notchfilter zu realisieren. Bin dabei kläglich gescheitert, und >denke dass es auch sonst niemand schaft. Gewagte Schlußfolgerung . . .
>Gewagte Schlußfolgerung . . .
Mag sein, aber der Thread existiert schon lange, ich habe mehrmals
gefragt ob es analog Ansätze für so ein nachstellbares, steiles
Notchfilter gibt. Niemand hat geantwortet.... Und wenn es jemand schaft
(was ich noch immer nicht glaube), wird es wohl aufwändiger als ein
8-Pin/8-Bit µP und Frallas Übertragungsfunktion einzuprogrammieren.
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