Stromreglerregelfrequenz vs PWMfrequenz

[Ingo L. (corrtexx)]

Hallo,

Wenn ich mir beispielsweise eine klassische Buck-Converter Topologie 
anschaue und eine PWM Frequenz von 16kHz wähle bei 100uH. Wenn ich nun 
eine Stromregelung realisieren möchte, welche Regelfrequenz bzw. 
Regleraufrufsgeschwindigkeit wäre hier sinnvoll, wenn man es auf einem 
Cortex M4 laufen lassen würde, der genügend Rechenleistung vorhalten 
kann?

1kHz? 10kHz? Synchron zum Captureevent in der PWM?
Fragen über fragen... Zusätzlich macht es immer Sinn eine 
mittelwertbildung über 2^n Messwerte!


Ingo

[Ingo L. (corrtexx)]

Push

[reg (Gast)]

ein diskreten regler der das diskrete verhalten einberechnet hat kann 
mit pwm Frequenz arbeiten und somit schnellstmögliches einschwingen 
erlauben.

ein kontinuierlich entworfener regler der die geglättete pwm spannung 
als mittelwert verarbeitet läuft üblicherweise < 1/10 der pwm Frequenz 
damit die annahme stimmt.

ansonsten ist es auch noch von deiner gewünschten regeldynamik bzw. der 
last/lastsprünge abhängig.

[Raymund H. (raymund_h)]

Synchron zur PWM macht Sinn, reduziert Schwebungen oder Rauschen bei der 
Abtastung.

Ein RC-Tiefpass für das Stromsignal auf 4-16KHz vor dem A/D macht hier 
auch Sinn und stört kaum, denn Abtastung (A/D) und die PWM hat auch eine 
signifikante Gruppenlaufzeit also Phasenverschiebung, die PWM sogar eine 
Amplitudenabhängige je nach Implementierung.

Die Schleifenbandbreite ergo die Übertragungsfunktion des digitalen 
Reglers kann man dann deutlich unter der RC Grenzfrequenz wählen wie es 
die Anwendung braucht.

Wie sieht der Regler aus? P? I? PI? PID?

So lange die Regelverstärkung nicht so hoch ist dass das Stellglied 
(PWM) praktisch übersteuert, braucht es keine Mittelwertbildung oder 
weitere Filterung, diese erzeugt nur zusätzliche Phasenverschiebung die 
beim Reglerentwurf beachtet werden muss.

Störgrößen? Wie breitbandig? Wie gut sollen die ausgeregelt werden?

[Ingo L. (corrtexx)]

Ich denke eine PI Struktur ist ausreichend. Störgrössen Stellen erstmal 
nur die HF Einkopplungen der Schalters dar. Der Regler sollte DC mit 
überlagertem AC Sinus können. Also zum Beispiel 5A DC mit einem 
Wechselanteil von 2A Amplitude Sinus drauf. Der Sinus hat 50Hz.

[Raymund H. (raymund_h)]

Ingo L. schrieb:
> Also zum Beispiel 5A DC mit einem
> Wechselanteil von 2A Amplitude Sinus drauf. Der Sinus hat 50Hz.

Wie sieht die Last aus? Das bestimmt die Übertragungsfunktion 
PWM->Strommessung, um den Regler genauer zu dimensionieren.

[Ingo L. (corrtexx)]

Rein Ohnsche Last, 1-2Ohm

[Ingo L. (corrtexx)]

Es handelt sich hierbei nicht unbedingt um ein Projekt sondern viel mehr 
um ein Experiment einen Sinusförmigen Strom durch eine Last zu 
treiben... Dabei möchte ich lernen einen solchen Regler zu 
programmieren. Das ist eigentlich das Hauptziel, einen Stromregler 
programmieren.

[Raymund H. (raymund_h)]

Ingo L. schrieb:
> Rein Ohnsche Last, 1-2Ohm

OK, dann hat der Steller eine PWM zu Strom Übertragungsfunktion wie ein 
LR Tiefpass. Grenzfrequenz 1.6Khz bei 1Ohm, 3.2KHz bei 2Ohm.

Ein I Regler mit passender Integrationszeitkonstante ist einfach und 
geeignet, P/D Anteil unnötig.

Schleifenverstärkung kleiner 1 bei Grenzfrequenz von 1.6Khz, eine 
Regelbandbreite von 1KHz scheint sinnvoll.

Die Integrationszeitkonstante passend wählen.

Lass den Regler eine Sprungantwort machen, schaue diese an um zu sehen 
ob alles passt, sollte kaum Überschwingen und nicht schwingen.

Kann man auch mit SPICE näherungsweise modellieren. Die A/D Abtastung, 
Reglerberechnungszeit und die PWM z.B. mit Transmissionlines passender 
Laufzeit annähern.