¿Hay algún problema con mis selecciones de frecuencia para un controlador convertidor Buck? [cerrado]

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Estoy diseñando un convertidor Buck controlado por procesador. Estoy viendo algunas inestabilidades, que sospecho que pueden deberse a una selección de frecuencia incorrecta en diferentes puntos de mi sistema. Estoy tratando de regular la corriente de salida, con un resultado que parece un diente de sierra. Las caídas de corriente a un canal, recibo algunos pulsos cortos que parecen detener la caída, luego recibo un pulso mucho más largo que eleva la corriente hasta un pico. No hay pulsos hasta el siguiente paso. La corriente promedio medida tanto por mi sistema de control como por una pinza externa se está regulando, por ejemplo, dentro del 20% de mi punto de ajuste. No es lo suficientemente bueno para mi especificación.

  • Frecuencia de conmutación: 12 kHz
  • Frecuencia de muestreo A / D: 12 kHz
  • Frecuencia de actualización del bucle de control: 12 kHz (observado)
  • Filtro RC anti-aliasing en señales de realimentación que ingresan al convertidor A / D: polo único, frecuencia de esquina de 1 kHz
  • Filtrado digital: Ninguno
  • Choke: ~ 2 mH

¿Quizás debería estar tomando muestras más rápido? ¿Actualizar mi bucle de control más lento? ¿Usando un filtro anti-alias con una frecuencia de esquina más alta? ¿Hay algún defecto obvio en este esquema de control como lo describí? En general, ¿cómo se seleccionan adecuadamente estas frecuencias y valores entre sí?

    
pregunta Stephen Collings

2 respuestas

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Un convertidor reductor en modo de voltaje necesita lo que se conoce como ' compensador de tipo 3 'para compensar correctamente el pico resonante creado por el filtro LC de salida. El compensador tipo 3 tiene tres polos y dos ceros, lo que le da una pendiente de -1, luego una pendiente de +1, y luego vuelve a -1. Le permitirá una ganancia y un margen de fase suficientes para la estabilidad, y le permite cruzar la ganancia en una pendiente de -1.

El sistema que está describiendo tiene un filtro RC simple sin compensación digital, que no le dará una respuesta adecuada. Una forma de resolver el problema es calcular qué polos y ceros necesita para una compensación adecuada, derivar la función de transferencia de dominio s para esa compensación, luego realizar una transformación z e implementarla digitalmente.

Un buen libro sobre el tema es Teoría de control aplicada para sistemas integrados de Tim Wescott, pero es posible que desee considerar la posibilidad de atraer temporalmente a alguien que tenga experiencia en la técnica (es decir, a alguien con entrenamiento de poder y control) para superar su limitación de tiempo.

    
respondido por el Adam Lawrence
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Hay libros completos escritos sobre el sistema de control y la estabilidad de la fuente de alimentación, "compenstation" y otros esquemas. Básicamente, está diciendo "diseñar mi sistema de control" , o mucho peor, "arreglar mi esquema de control mal concebido" . No hay forma de hacerlo razonablemente aquí, especialmente con datos tan escasos.

Sin embargo, algunas observaciones:

  1. Desde su descripción (un seguimiento del alcance sería mucho mejor que el de agitar las manos), parece que su suministro es metaestable pero con inestabilidad local. Eso no es necesariamente un problema, pero reducirá el ancho de banda aparente del sistema y aumentará el ruido.

  2. Una causa común de metaestable pero inestable localmente es la resistencia en serie con el límite de salida. ¿Es electrolítico quizás?

  3. 12 kHz es muy lento. Muchos procesadores pueden hacer fácilmente 100 kHz y más, especialmente con un esquema de control simple.

  4. La frecuencia de pulsos alta puede compensar esquemas de control simples. Por ejemplo, si es algo que funciona a 12 kHz, entonces tal vez solo un sistema de pulso por demanda tonto funcionaría bien a 120 kHz.

  5. ¿Filtro anti-aliasing de 1 kHz? Realmente no puedo decir más porque no ha explicado dónde está exactamente este filtro y qué señal está filtrando, pero eso parece una garantía de inestabilidad.

respondido por el Olin Lathrop

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