逆变器平均值电压外环反馈

只看该作者 · 2019-6-5 21:04

逆变器小白，求教各位大佬；
想自己做一个spwm逆变器，spwm波形是基于stm32查表法做出来的；
对于利用stm32进行输出电压采集进行反馈的原理不熟悉，请求各位大神解惑；
1.采集到的电压是否是有效值
2.采集到的电压如何进行pi运算
3.是否是通过计算调制比来改变表格里的数字来调节spwm的占空比，从而来使输出电压幅值稳定

只看该作者 · 2019-6-11 08:19

这块应该没有人能讲，

只看该作者 · 2019-6-11 08:47

输出正弦波，经过整流滤波，衰减，到单片机AD端，采用固定间隔方式采样，然后所有周期结果加起来就是有效值，不需要太多，每半周期百来个精度已经很高了。
PI运算不给你细数了，自己找资料去看。
假如查表的值为 sinX,而我们可以将PI运算结果格式化为小于1的一个值，则该值直接和sinX相乘就是我们输出控制目标寄存器PWM值。

1万 · 2019-6-11 11:12

tianxj01 发表于 2019-6-11 08:47
输出正弦波，经过整流滤波，衰减，到单片机AD端，采用固定间隔方式采样，然后所有周期结果加起来就是有效值 ...

那种三角波与正弦波合成的，是不是输出波形少点。
用你的方法，是不是一个正弦波要很多采样点？

只看该作者 · 2019-6-11 11:28

叶春勇发表于 2019-6-11 11:12
那种三角波与正弦波合成的，是不是输出波形少点。
用你的方法，是不是一个正弦波要很多采样点？ ...

三角波+正弦波？类似D类放大器形式？这不能算全数字的正弦波逆变器。
正弦波逆变器，考虑到线性度要求，有个100采样点，失真度已经在1%以内了。100个采样点，对现在的单片机，那就是毛毛雨的FLASH，谈不上很多采样点吧。
至于后面反向AD采样，高频滤波后，百来个采样，积分，也是为了照顾精度。采样点太少，反馈精度就差。
10mS 100采样点，采样时间也就是100uS，目前哪怕003这样8位单片机都轻轻松松可以通过中断定时来完成。
加起来的值，就是有效值不是，参与PI运算后，控制读表格数据后乘以系数，就是输出PWM目标。

1万 · 2019-6-11 11:37

spwm由很多方法，能比较下吗？

只看该作者 · 2019-6-16 21:08

本帖最后由 a1301272283 于 2019-6-16 21:24 编辑

tianxj01 发表于 2019-6-11 08:47
输出正弦波，经过整流滤波，衰减，到单片机AD端，采用固定间隔方式采样，然后所有周期结果加起来就是有效值 ...

你好（渴望得到回复）
我查表里边直接是寄存器的值。
请问采样到的有效值具体是怎么样推出寄存器的值吗。
可以用具体的数字和计算解释一下吗，万分感谢。
例如，采样到的是5v的有效值，期望的是10v，那么可以让寄存器的值都乘以2吗？
万分感谢

只看该作者 · 2019-6-17 09:58

a1301272283 发表于 2019-6-16 21:08
你好（渴望得到回复）
我查表里边直接是寄存器的值。
请问采样到的有效值具体是怎么样推出寄存器的值吗 ...

为了精度，sin表里面，一般我们存储的是最大幅度的PWM数，比如我用的是8位的PWM。则sin90=255。sin0当然=0，所以，我解释了，PID结果返回的应该是一个小于1的值，为了输出余量，我们假定输出是8V的sin，（假定最大只能到10V），因此，既定的K=0.8，而采样的结果,7V，则实际执行的K=0.8*8/7=0.91。
这里只是描述了pwm计算系数K的实际意义，有点类似简单的比例算法，事实上PID过程要比这个复杂，具体的亲自己找资料学习吧。
这里有1个关键的点：为了保证波形不失真，对PWM结果系数控制要么是高速sin算法，你可以pwm逐周控制，否则你只能在一个完整正弦波周期以后才能修改，保证一个正弦波周期的幅值符合sin数值。

只看该作者 · 2019-7-10 10:19

之前做过逆变，采用PID来稳定输出电压。

调整duty就可以改变输出电压值。

只看该作者 · 2020-11-9 16:39

新好男孩发表于 2019-7-10 10:19
之前做过逆变，采用PID来稳定输出电压。

调整duty就可以改变输出电压值。

请问下PWM幅值是什么意思？能讲下吗？
另外，SPWM正弦值是通过定时读取吗?

谢谢！

只看该作者 · 2020-11-9 16:44

tianxj01 发表于 2019-6-11 11:28
三角波+正弦波？类似D类放大器形式？这不能算全数字的正弦波逆变器。
正弦波逆变器，考虑到线性度要求， ...

10mS 100采样点，采样时间也就是100uS，请问下只是需要采样半个周期就可以了吗？

只看该作者 · 2020-11-10 10:25

SFY2020 发表于 2020-11-9 16:44
10mS 100采样点，采样时间也就是100uS，请问下只是需要采样半个周期就可以了吗？
...

为了保证正弦波对称性，所有调整动作只在半周期动作，另外半周期，就是上半周期的负数。
我们为了节省空间，有时候还会采取0-90°数据存储SIN表格就好，90-180倒过来就成。变成负半周期什么的，都可以在程序里面简单完成，而SIN PWM的调制，比如满幅度是255，128为交流电过零，1为交流电负幅度。
则PID运算结果如果调制度为0.5，则正就变成128+127*0.5=191，过零还是128，负最大幅度就是128-127*0.5=64。

只看该作者 · 2020-11-10 10:29

SFY2020 发表于 2020-11-9 16:44
10mS 100采样点，采样时间也就是100uS，请问下只是需要采样半个周期就可以了吗？
...

顺便说一下，一般为了提高SIN逆变桥的效率，全桥逆变我们通常会采用2个下臂换正负，而2个上臂输入SIN半周期数据，这样同时，8位分辨率可以完全使用。其实下臂就是轮流的10mS方波，而上臂则是SIN数据。这样整个驱动过程，不必考虑正负半波，直接送单极性SIN数据就成，程序计算还简化了。

只看该作者 · 2020-11-10 11:24

tianxj01 发表于 2020-11-10 10:25
为了保证正弦波对称性，所有调整动作只在半周期动作，另外半周期，就是上半周期的负数。
我们为了节省空 ...

继续请教，
1 、你的意思是采样正半周，然后通过PID 运算，做正负占空比的调整？
2、而SIN PWM的调制，比如满幅度是255，128为交流电过零，1为交流电负幅度。
则PID运算结果如果调制度为0.5，则正就变成128+127*0.5=191，过零还是128，负最大幅度就是128-127*0.5=64？
以上我的理解看是不是这样，如我现在SPWM幅值为255，周期点数为128，调制度为1，SPWM中值为128，则产生的正弦信号为：
128,140,152,165,177,189,202,213,225,237,
248,259,269,279,289,299,308,316,325,332,
340,346,352,358,363,368,372,375,378,380,
381,382,383,382,381,380,378,375,372,368,
363,358,352,346,340,332,325,316,308,299,
289,279,269,259,248,237,225,213,202,189,
177,165,152,140,128,115,103,90,78,66,
53,42,30,18,7,-3,-13,-23,-33,-43,
-52,-60,-69,-76,-84,-90,-96,-102,-107,-112,
-116,-119,-122,-124,-125,-126,-127,-126,-125,-124,
-122,-119,-116,-112,-107,-102,-96,-90,-84,-76,
-69,-60,-52,-43,-33,-23,-13,-3,7,18,
30,42,53,66,78,90,103,115

如我现在按以上正弦数据，按定时156US取一次正弦数据（20MS/128），第一次占空比应为128/255，直到128个数据全部取完，一个完整的正弦调整波发送完成，此时候通过AD定时采样正半周数据，通过pID运算，
调制度为0.8，此时，第一次占空比变为128+128*0.8 = 191,第二次占空比变为128+140*0.8 =240，不知道这样对不对？

只看该作者 · 2020-11-10 11:40

tianxj01 发表于 2020-11-10 10:29
顺便说一下，一般为了提高SIN逆变桥的效率，全桥逆变我们通常会采用2个下臂换正负，而2个上臂输入SIN半周 ...

用这样的控制方式是不是需要2个滤波电感？

只看该作者 · 2020-11-10 17:01

本帖最后由 tianxj01 于 2020-11-10 17:06 编辑

SFY2020 发表于 2020-11-10 11:40
用这样的控制方式是不是需要2个滤波电感？

不需要啊，全桥下管各轮流按照50Hz的180°相位打开，全桥交叉上臂送50Hz半波SIN信号。
很明显，当上臂调制PWM=0时候，则输出电压=0；等于PWM=255时候，则输出最高峰值电压。
这种控制模式，查表做起来就简单了，假如一个正弦波均分30度，则我们可以发现，SIN表格是这样的：
0；128；221；255；221；128；。
当PID计算调制度为0.5时候，查表数据的PWM值就变成了0；64；110；128；110；64；0.......
需要注意的是，最后一个0时刻，就是下管交换的时刻，也就是交流电的过零点。接着，系统开始驱动对面上臂MOS管，按照0；64；110；128；110；64；进行驱动。
到下一个周期，如果调制度发生变化，则重新计算PWM输出值。
这样描述，不知道你是否明白了？至于PID采样，这个速度并不进行限制，根据系统的能力来合理规划就行，处理的关键是，在一个完整周期，须采用同一个PID结果，这样的方法，波形失真度可以得到合理保证，关键是处理量少。
当然，如果你采用高速DSP，你可以采用实时计算的方法，来实时输出采样-计算后的PWM数据，这里SIN表格就必须参与高速PID运算了.........，这就不在这里讨论范围了。

只看该作者 · 2020-11-10 18:07

tianxj01 发表于 2020-11-10 17:01
不需要啊，全桥下管各轮流按照50Hz的180°相位打开，全桥交叉上臂送50Hz半波SIN信号。
很明显，当上臂调制 ...

谢谢，大概明白了，
另外还有一个地方，调制度的问题，按以上举例说明：
PID结果返回的应该是一个小于1的值，为了输出余量，我们假定输出是8V的sin，（假定最大只能到10V），因此，既定的K=0.8，而采样的结果,7V，则实际执行的K=0.8*8/7=0.91。
？
意思生产SPWM正弦信号时，可以设定调制度为0.8生成数据，这样就可以让计算的k不会大于1？

只看该作者 · 2020-11-11 09:12

SFY2020 发表于 2020-11-10 18:07
谢谢，大概明白了，
另外还有一个地方，调制度的问题，按以上举例说明：
PID结果返回的应该是一个小于1的 ...

当我们以SIN表格满分辨率为最高幅度，那么我们必须设计母线电压，这也是所有正弦波逆变器母线电压是一个350V左右的基本定式的来源，也就是哪怕在有部分压降和重载条件下，保证SIN输出最大幅度＞310V。
当目标值是220，而PID设计输出为调制度，当调制度为1时候，则肯定超过~220V，所以，PID计算结果理论上不可能超过1，当然，为了安全起见，我们一般会对PID结果进行限幅，也就是进行上下限控制。防止瞬间计算过冲导致系统算法崩溃。

只看该作者 · 2020-11-11 16:31

tianxj01 发表于 2020-11-11 09:12
当我们以SIN表格满分辨率为最高幅度，那么我们必须设计母线电压，这也是所有正弦波逆变器母线电压是一个3 ...

继续请教， 1、请问下过零点要如何处理，我现在的过零点出现很多尖峰，（示波器负接地，正接逆变输出一端） 2、另外基波50H如何切换，我现在切换好像有问题，出来的波形好像方波一样（示波器探头正负接逆变输出2端测量），3、单独测量输出2端，示波器负接地，正分别接输出2端，（一端为方波，一端为正弦波，此波形是正确的，就是正弦波出现1中出现的问题。谢谢！

只看该作者 · 2020-11-12 09:22

SFY2020 发表于 2020-11-11 16:31
继续请教， 1、请问下过零点要如何处理，我现在的过零点出现很多尖峰，（示波器负接地，正接逆变输出一端 ...

SIN表格的第一个数据为0（正弦波过零点），由于是交叉导通，所以你完全不需要担心共通问题。
从该时刻开始，左桥上臂是0-90-180的SPWM信号，而右桥下臂从SIN【0】时刻导通。同时交叉的另外2个MOS管均关闭。查表到下一个SIN【0】时刻，2交叉臂进行交换。这样就实现了完美的过零切换。
带合适负载测量2桥臂信号，应该都是半周期的SPWM信号。只有示波器GND和探头连接全桥2个输出，你才可以发现双向调制的SPWM信号，这个信号经过LC滤波，则可以直接获得完整的正弦波。

逆变器平均值电压外环反馈

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