Hallo Forengemeinde, ich kämpfe gerade damit, einen Regler stabil zu bekommen, was mir nicht recht gelingen will. Es geht dabei um ein Vorschaltgerät für Hochdruck-Entladungslampen (HCI), das grundsätzlich schon einigermaßen funktioniert, jedoch ist der Lampenstrom nach der Hochlaufphase nicht immer stabil, sondern schwingt mit niedriger Frequenz (einige kHz). Das Problem, das ich glaube, identifiziert zu haben, ist das, das die Lampe in ihrem Arbeitspunkt einen negativen differentiellen Widerstand aufweist, und ich habe einen Standard-Buck-Regler an meinem Prozessor, auf dem eine PWM und ein PI-Regler laufen; Stellgröße ist somit die Spannung - das mag irgendwie nicht ;-) Deswegen ganz allgemein die Frage: Wie regelt man am Besten (Reglertyp? PWM/PPM/...?) eine Strecke mit negativem, differentiellen Widerstand? Details liefer ich gerne nach, mir gehts erst mal ums Prinzip. Danke für alle Tipps, Mario
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite >aufweist, und ich habe einen Standard-Buck-Regler an meinem Prozessor, >auf dem eine PWM und ein PI-Regler laufen; Stellgröße ist somit die >Spannung - das mag irgendwie nicht ;-) Das ist der Fehler. Regle den Strom.
Hallo Falk, danke für die schnelle Antwort! Das war oben etwas doof formuliert, ich hab intern natürlich einen STROMRegler laufen und versuche den Strom zu regeln - aber der Buck-Wandler stellt natürlich die SPANNUNG ein. Durch den negativen differentiellen Widerstand geht das aber vermutlich in die falsche Richtung ...
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite >hab intern natürlich einen STROMRegler laufen und versuche den Strom zu >regeln - aber der Buck-Wandler stellt natürlich die SPANNUNG ein. Naja, hat dein Buck-Regler selber nochmal einen Regelkreis oder läuft der nur im Stellbetrieb? Ersteres geht wahrscheinlich schief.
Der Buck-Wandler hat keine eigene Intelligenz, sein Tastverhältnis wird über die PWM des Prozessors eingestellt, und die wiederum erhält ihren Wert aus dem Stromregler. Ist also nur ein einziger Regelkreis.
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite
>Wert aus dem Stromregler. Ist also nur ein einziger Regelkreis.
Naja, auch der kann falsch dimensioniert sein und dadurch schwingen, der
negative Widerstand allein ist es nicht.
Mario Richter schrieb: > sondern schwingt mit niedriger Frequenz (einige kHz). Mario Richter schrieb: > Der Buck-Wandler hat keine eigene Intelligenz, sein Tastverhältnis wird > über die PWM des Prozessors eingestellt, und die wiederum erhält ihren > Wert aus dem Stromregler. Welche Frequenz hat denn die PWM? Hat die evt, die gleiche Frequenz wie deine 'Schwingung'?
@Falk: Du meinst, der Regler ist vielleicht einfach nur zu schnell? Ich vermute das Problem hier: Strom zu hoch -> Regler macht zu -> Spannung wird kleiner (Buck-Wandler) -> Lampenstrom steigt ... Ich hab bereits versucht, die PWM-Frequenz zurückzunehmen, dann komm ich in den lückenden Betrieb -> Buck-Wandler hat höhere Ausgangsimpedanz -> zusammen mit Lampe ergibt sich positiver Widerstand. Hat minimal geholfen, war aber noch kein Durchbruch ... @Udo: Nein, die Schwingung ist sehr langsam, die PWM arbeitet aktuell mit 100kHz. Ist also deutlich schneller.
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite >@Falk: Du meinst, der Regler ist vielleicht einfach nur zu schnell? Naja, die Fachleute würden sagen, er hat zuwenig Amplituden- und Phasenrand. Probier es doch mal mit einer einfachen ohmschen Last, wahrscheinlich schwingt er dann immer noch. >bereits versucht, die PWM-Frequenz zurückzunehmen, dann komm ich in den Das ist nicht der Punkt, lass die mal wie sie ist. Entscheidend ist dein Regler. Einfach Strom-Ist Wert mit Soll vergleichen und auf die PWM geben ist ein reiner P-Regler, wahrscheinlich mit zuviel Verstärkung.
@Falk: Mit einer ohmschen Last (in etwa mit dem gleichen Widerstand wie die Lampe hat) arbeitet der Regler einwandfrei. Der differentielle Widerstand ist dabei natürlich ein ganz anderer, deswegen war das mein Ansatzpunkt ... Den Regler hab ich im Moment als PI-Regler konfiguriert; aber ich werd mal versuchen, ihn langsamer zu machen oder ihn weniger häufig aufzurufen. Im Moment lass ich ihn alle 100µs regeln (d.h. jede 10. PWM-Periode).
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite >@Falk: Mit einer ohmschen Last (in etwa mit dem gleichen Widerstand wie >die Lampe hat) arbeitet der Regler einwandfrei. Naja, wie hast du das geprüft? Hast du mal einen Sollwertsprung und Lastprung erzeugt? Dann sieht man, wie stabil dein Regler wirklich ist. MFG Falk
Hast du die Möglichkeit, ein BODE Diagramm von deiner Strecke zu ermitteln? Eine Frequenzmessung würde natürlich der Realität am ehesten entsprechen. Gruß
@Falk: Ja, zumindest einen Sollwertsprung hab ich mal draufgegeben, der Regler braucht dann ca. ne Millisekunde, bis er auf den neuen Wert hinregelt (-> das passt zu der Zeit der Periodendauer der Schwingungen). Einen Lastsprung müsst ich mir mal noch ansehen, guter Tipp! @Klaus: Das ist leider sehr schwierig bis unmöglich, da in der Strecke die Lampe mit drinsteckt, und deren Charakteristik ist sehr komplex und abhängig von z.B. der Lampentemperatur ...
Mal testweise einen positiven Widerstand in Reihe schalten um die Theorie mit den neg. Innenwiderstand zu checken?
@ Mario Richter (mario001) Benutzerseite >@Falk: Ja, zumindest einen Sollwertsprung hab ich mal draufgegeben, der >Regler braucht dann ca. ne Millisekunde, bis er auf den neuen Wert Und wie sieht das Signal dann aus? Viel Schwingen oder nur ne Bananenkurve?
@Dogbert: Ja, auch den Versuch hatte ich schon :-) Ich hab mal 4,7R in Reihe geschaltet und konnte dadurch die Amplitude des Schwingens deutlich verkleinern. (Größere Widerstände hab ich dann nicht mehr getestet - kann ja nicht der Sinn sein, da die Hälfte zu verheizen ...) @Falk: Eher Banane :-) Überschwinger hatte ich keine.
Kannst du die nötige Auflösung für den Buck-Converter bereitstellen? Manchmal ist das auch ein wichtiger Punkt.
Mario Richter schrieb: > Ich hab mal 4,7R in > Reihe geschaltet und konnte dadurch die Amplitude des Schwingens > deutlich verkleinern. (Größere Widerstände hab ich dann nicht mehr > getestet - kann ja nicht der Sinn sein, da die Hälfte zu verheizen ...) Das deutet auf zu hohe Verstärkung in der Regelschleife hin. Mal einen I-Regler also einen Regler nur aus einem Integrator bestehend programmieren. Bsp Regelschleife: integrator += soll-ist pwm = integrator / zeitkonstante Dann sehr große Integrationszeitkonstanten testen bei denen der Sollwert erst nach einer Sekunde eingeregelt wird. Wenn dann noch was schwingt, ist es wohl ausserhalb der Regelschleife. Und wenn die Regelschleife schwingt, diese korrekt dimensionieren.
@Michael H.: Auflösung sollte reichen, ich verwende eine High-Resolution PWM. @Dogbert: Danke, das ist ne gute Idee! Ich werd am Montag mal einen langsamen, reinen I-Regler einbauen und dann nochmal versuchen. Danke euch allen für die Tips, ich sag Bescheid wie es ausgeht :-)
Hallo Mario Oszillator mit Glimmlampe: http://homepages.internet.lu/absolute3/tronic/oscnf.htm Also parallel zur Lampe keinen Kondensator schalten! Deine Softwareregelung regelt im ms-Bereich. Die Lampe kann aber möglicherweise mit bis zu 1 MHz schwingen. Falls Du dies ausregeln willst sollte die Regelung in Hardware realisiert werden. Mit parallelgeschaltetem Kondensator gibt es immer eine Frequenz, ab welcher der negative Lampenwiderstand überwiegt. IMHO läßt sich dann das Schwingen durch Regelung von außen nur noch mit viel Mühe stoppen. Eine weitere Möglichkeit wäre, die Lampe über einen größeren Vorwiderstand, als der negative Widerstand zu betreiben (Verluste!). In der Summe muß der Widerstand Null oder positiv sein. Möglicherweise würde anstatt Vorwiderstand eine Vorschalt-Drossel funktionieren. Gruß, Bernd
@ B e r n d W. (smiley46) >Eine weitere Möglichkeit wäre, die Lampe über einen größeren >Vorwiderstand, als der negative Widerstand zu betreiben (Verluste!). Hat er probiert, funktioniert auch, ist aber Unsinnig, wegen der Verluste. >Möglicherweise würde anstatt Vorwiderstand eine Vorschalt-Drossel >funktionieren. Er will ja gerade einen Schaltregler bauen, damit er keine 0815 Drossel braucht.
>> Eine weitere Möglichkeit wäre, die Lampe über einen größeren >> Vorwiderstand, als der negative Widerstand zu betreiben (Verluste!). > Hat er probiert, funktioniert auch, ist aber Unsinnig, > wegen der Verluste. Das hatte ich gelesen, er hat aber geschrieben, daß die Amplitude kleiner wurde. Das deutet nur darauf hin, daß möglicherweise die Tendenz richtig ist >> Möglicherweise würde anstatt Vorwiderstand eine >> Vorschalt-Drossel funktionieren. > Er will ja gerade einen Schaltregler bauen, > damit er keine 0815 Drossel braucht. Meinst Du unter 0815 eine Neonröhren-Vorschaltdrossel? Mir schwebt da nichts im Henry-Bereich vor. Ein Schaltregler enthält schon eine Drossel. Eventuell muß man die einfach Faktor 10 größer dimensionieren. Ein Schaltplan mit den aktuellen Bauteilwerten wäre hilfreich.
> Meinst Du unter 0815 eine Neonröhren-Vorschaltdrossel? Mir schwebt da > nichts im Henry-Bereich vor. Ein Schaltregler enthält schon eine > Drossel. Eventuell muß man die einfach Faktor 10 größer dimensionieren. Eine Drossel (2mH) hatte ich ebenfalls schon mal in Reihe, brachte nichts außer mächtigen Strom-Peaks bei der Kommutierung :-) Eine Vergrößerung der Schaltreglerdrossel dürfte einen ähnlichen Effekt wie die Erhöhung der PWM-Frequenz haben (Konverter arbeitet tiefer im lückenden Bereich) - stand auch schon auf meiner "Mal probieren"-Liste ;-) > Ein Schaltplan mit den aktuellen Bauteilwerten wäre hilfreich. Kann/darf ich leider nicht so ohne Weiteres posten ... Grober Aufbau: Ich hab einen 400V-Zwischenkreis (vom PFC), dann Standard-Buck-Konverter mit einer 510µH-Drossel und einem 330nF-Speicher-C, anschließend eine weitere 510µH-Drossel, die den Strom noch etwas glätten soll (war testweise schon überbrückt), dann eine Vollbrücke, und in der Brücke hängt die Lampe in Reihe mit dem Zündtrafo (auch der wurde testweise schon entfernt). Ich glaube mittlerweile schon, dass das Problem am Regler liegt (oder ich mache etwas anderes grundsätzlich falsch) ...
Hallo zusammen, habe heute weitere Versuche unternommen, leider ohne Erfolg ... Langsam gehen mir die Ideen und Ansatzpunkte aus. Also, ich habe den Regler als reinen I-Regler aufgebaut, zunächst alles wie gehabt, dann hab ich die Regelverstärkung runtergefahren, mit der Folge dass das Pumpen oder Schwingen der Lampe langsamer wurde. Hab mich dann getraut, die Verstärkung komplett auf 0 zu setzen (Regler ganz aus), siehe da die Lampe pumpt immer noch, jetzt halt nur noch im Sekundenrhythmus. Also wird das wohl kein Problem des Regler sein! Dann nochmal testweise 15 Ohm in Serie zur Lampe. Das Pumpen verschwindet, jedoch ist der Strom dann immer noch nicht sauber rechteckförmig, sondern steigt in jeder Halbwelle leicht an. Ich glaube ich habe ein grundsätzliches Problem, nur: Wo soll ich jetzt noch ansetzen? Habt ihr einen Tipp?
Regelkreise richtig zu machen, gezielte Pole und Nullstellen einzubauen, das ist immer aktuell und es ist auch sowohl ne Kunst als auch ne Wissenschaft für sich. Abgesehen davon ist es bei Quecksilberlampen aller Art bislang üblich gewesen, mit ner Drossel vor der Lampe zu arbeiten, damit man den negativen Widerstand der Lampe durch eine positive Impedanz ausgleicht. Die Lampe selber erzeugt natürlich an ihrem Anschluß ein heftiges Rauschen, das ist normal. W.S.
> ist immer aktuell das bezog sich eigentlich auf den Thread und nicht auf die allg. Regelungstechnik. > mit ner Drossel vor der Lampe zu arbeiten, damit man den > negativen Widerstand der Lampe durch eine positive Impedanz ausgleicht. Positive Impedanz. Das ist eine wenig einfach formuliert, da ja komplex. Ich wollte die Diskussion in die Richtung Oszillator-Phasendurchgangsrichtung beleben. Es gibt ja S- und N-Kennlinie und beide haben einen neg. diff. Widerstand, aber in der Großsignalaussteuerung komplementäre Leitwerte. Ich hätte auch den Stromquellenmodus für die Lampe vorgeschlagen, denn die Drossel ergänzt zur Spannungsquelle die Eigenschaften der Spule und damit die Unwilligkeit zur schnellen Stromänderung. = für hohe Frequenzen -> Stromquelle Man könnte ja auch mal in einer Beamer hineingucken, also nicht in den Lichtstrahl, sondern in das Netzteil. PS,OT: Mit dem Greifswalder Plasmainstitut (Name geändert) hatten wir mal Untersuchungen zur (elektrodenlosen) Mikrowellenanregung an den HCI-Lampen im 20 Wattbereich. War schon recht nett. Aber wie Überall auch, werden die Plasmalichtaktivitäten zugunsten der LED zurückgefahren.
Hallo zusammen, ich konnte das Problem inzwischen lösen. Es lag nicht am Regler selbst, sondern an der Dimensionierung des Abwärtswandlers. Mit meiner gewählten PWM-Frequenz von 100kHz war ich im nicht-lückenden Betrieb, hatte also eine sehr geringe Ausgangsimpedanz des Wandlers. Das hat mit der steilen Kennlinie der Lampe wohl nicht zusammengepasst ... Ich passe jetzt die PWM-Frequenz dynamisch an, indem ich mir die Grenzfrequenz für lückenden/nicht-lückenden Betrieb ausrechne, und diese dann mit etwas Sicherheitsabstand einstelle (begrenzt auf den Bereich 50..100kHz). Das sieht jetzt ganz ordentlich aus. @W.S./Silvio K.: Das EVG wird als Stromquelle betrieben, soweit man das von einem Abwärtswandler eben sagen kann :-) Eine Drossel ist auch bereits in Reihe zur Lampe, trotzdem hatte ich die Probleme. Gruß, Mario
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.