¿Cómo controlo el ciclo de trabajo de un MOSFET utilizando el controlador PI?

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He diseñado un convertidor buck boost, ¿cómo puedo usar un controlador PI que cambiará automáticamente el ciclo de trabajo del mosfet según mi voltaje o corriente de salida deseada? Me he estado moviendo con el controlador PID en Simulink y he encontrado una manera de obtener la corriente de carga deseada. He usado un generador de señales para producir una onda cuadrada que se compara con la corriente de carga real (que es negativa y estoy usando una retroalimentación negativa para que se vuelva positiva, ¿qué?) y un controlador proporcional de ganancia = 5, I = D = 0, cuya salida se da a la puerta. Llegué a la conclusión de que la corriente de carga es siempre igual a la amplitud de la onda cuadrada, por lo que podemos controlarla cambiando la amplitud de la onda cuadrada. ¿Es este método creíble? Sinceramente, no entiendo muy bien lo que está pasando. Por favor, eche un vistazo a la segunda foto

    
pregunta Harshvir Singh

2 respuestas

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No es fácil explicar todo en un post simple como aquí. En primer lugar, los diseñadores de fuentes de alimentación rara vez hablan de los coeficientes PID, pero hablan de la colocación de polos y ceros. Hay puentes entre los dos, pero como diseñador de potencia, me siento más cómodo de colocar una compensación de cero que de ajustar un coeficiente D:) Segundo, antes de intentar estabilizar cualquier cosa, debe caracterizar la respuesta dinámica de su etapa de potencia (una convertidor de aumento de tensión de modo de voltaje en su caso). Este es realmente el punto de partida. Es decir, ¿qué función de transferencia \ $ H (s) \ $ vincula mi variable de salida (\ $ V_ {out} \ $ o \ $ I_ {out} \ $) a mi variable de control? Esto se expresa como \ $ H (s) = \ frac {V_ {out} (s)} {V_ {err} (s)} \ $ en el que \ $ V_ {err} (s) \ $ es el voltaje entregado por el bloque de compensación (un amplificador operacional o su salida PID cuya función de transferencia se designa como \ $ G (s) \ $). Al ajustar \ $ V_ {err} (s) \ $ tiene un medio para ajustar la variable de salida. Sin embargo, al controlar el MOSFET de su serie a través de una relación de trabajo \ $ D \ $ que se define como \ $ D = \ frac {t_ {on}} {T_ {sw}} \ $, necesita otro bloque para convertir el error voltaje en una relación de trabajo. Ese bloque se llama modulador de ancho de pulso (PWM) y se muestra a continuación

Estoesloquesellamaunmoduladordemuestranaturaly,considerandouncomparadorperfecto,sugananciadepequeñaseñalessimplemente\$\frac{1}{V_p}\$.FuncionaalcompararelvoltajedeCC\$V_{err}\$conunarampa(cuyaamplitudmáximaes\$V_p\$)ycuandoambosseencuentran,elcomparadoralterna.Alcambiar\$V_{err}\$cambia\$D\$.CreoquepuedeencontrarunbloquecomoesteenSimulink( enlace ).

Puede obtener su función de transferencia de etapa de potencia de muchas maneras: análisis analítico, simulación con modelos promedio, experimentos de banco, etc., pero lo necesita antes de intentar hacer algo. Cuando lo tiene, selecciona una frecuencia de cruce y calcula la ubicación del polo cero (o los coeficientes PID) en el bloque de compensación \ $ G (s) \ $ para dar forma a la ganancia del bucle \ $ H (s) G (s) \ $ y construir la fase deseada y ganar márgenes. Eso suena complicado pero no lo es:)

Por favor, eche un vistazo a un seminario que enseñé en APEC hace un tiempo que describe el vínculo entre PID y polos / ceros y da muchos ejemplos de compensación: enlace . También encontrará muchos otros seminarios sobre análisis de señales pequeñas y caracterización de etapas de potencia aquí enlace . ¡Buena suerte con tu circuito!

    
respondido por el Verbal Kint
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En general, necesita usar un canal ADC (convertidor de analógico a digital) en su Pi para controlar el voltaje o la corriente. Desde esta medida, ajusta la modulación de ancho de pulso hasta que el valor de ADC cumpla con el punto de ajuste requerido.

Sin embargo, tienes problemas con tu esquema. Su FET está realizando una conmutación de "lado alto" que hace que los requisitos de la unidad sean un poco más complicados. No podrá conectar directamente el Pi a la puerta del FET.

Su resistencia en el lado derecho del diagrama tiene solo una conexión a tierra y el otro extremo no está conectado al circuito.

Su amperímetro y voltímetro no medirán nada de la forma en que está configurado el circuito.

No está mostrando ningún componente, voltaje o valores de corriente, por lo que no es posible analizar el rendimiento del diseño.

Le sugeriría que estudie algunos de los diseños de convertidores buck / boost disponibles a través de muchas hojas de datos para obtener una mejor idea de cómo debería funcionar un circuito típico.

    
respondido por el Glenn W9IQ

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