epc9151 power bidirectional acmc
1.0.1
Conversor bidirecional bidirecional síncrono de buck/boost síncrono
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Este exemplo de código demonstra uma implementação de controle médio de modo de corrente de circuito fechado para DSPIC33CK. Foi especificamente desenvolvido para o conversor de tijolos EPC9151 Rev1.0 1/16.
A placa suporta a operação intensificada e intensificada. No modo de redução, a direção de conversão vai de 48 V a 12 V, enquanto estiver no modo de avanço, a direção de conversão de 12 V para 48 V. Se não for declarada, o lado de 48 V é nomeado 'entrada' e o lado de 12 V é nomeado 'saída' neste documento.
A placa inicia o conversor de energia automaticamente quando a energia é aplicada à placa, fornecendo uma tensão de saída regulada. O procedimento de inicialização é controlado e executado pela máquina de estado do controlador de energia e inclui um procedimento de inicialização configurável com atraso de potência, período de aumento e bom atraso antes de entrar no modo de regulamentação constante. Uma rotina adicional de manipulador de falhas monitora continuamente os dados do ADC e os bits de status periférico e desliga a fonte de alimentação se a tensão de entrada estiver fora do intervalo definido (UVLO/OVLO) ou se a tensão de saída for superior a 0,5 V de regulamentação por mais de 10 milissegundos.
Um controlador de modo médio de modo Mutli-Loop tipo II (2P2Z) é usado para equilibrar as correntes de fase nas duas fases deste conversor intercalado. (Veja os detalhes abaixo)
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Produtos de conversão de energia eficiente (EPC) em destaque:
O módulo EPC9151 1/16th Brick Power é melhor testado quando conectado ao equipamento de teste EPC9531. Esse acessório de teste também fornece todas as interfaces necessárias para programar e depurar o DSC33CK32MP102 DSC, bem como pontos de teste e conectores de jack de banana para manuseio fácil e seguro do kit durante os testes de bancada. O EPC9531 QSG fornece instruções detalhadas do procedimento operacional.
A placa vem programada e pronta para ser usada quando descompactada. Nenhuma reprogramação do dispositivo de destino é necessária para operar a placa, a menos que os recursos ou configurações, como a tensão de saída nominal ou o tempo de inicialização, precisem ser modificados.
Caso os recursos baseados em firmware precisam ser alterados, o controlador Microchip DSPIC33CK pode ser reprogramado usando a porta de programação serial (CICSP) no circuito (ICSP) disponível na interface de programação RJ-11, bem como o cabeçalho de 5 pinos fornecido pelo acessório EPC9531. Essas interfaces suportam todos os programadores/depuradores de circuitos do Microchip, como MPLAB® ICD4, MPLAB® Real Ice ou MPLAB® Pickit4 e derivativos anteriores. Consulte o Guia de Iniciação Rápida EPC9531 para obter detalhes.
O conversor está iniciando automaticamente quando mais de 8,5 V DC são aplicados nos terminais de saída resp. 18 V nos terminais de entrada do equipamento de teste EPC9531. Não é recomendável operar o design de referência EPC9151 sem a capacitância de desacoplamento adequada na entrada ou saída. O equipamento de teste EPC9531 fornece o melhor ambiente de teste para o conversor. Leia o guia de início rápido EPC9531 para obter informações detalhadas sobre os requisitos para configuração e operação deste design de referência.
A máquina de estado passa pelas seguintes etapas em ordem cronológica:
a) inicialização
Nesta etapa, os parâmetros do loop de controle são redefinidos para seus padrões, as saídas do PWM são desligadas, mas o PWM ainda está em execução, acionando continuamente o ADC para manter a tensão de entrada e saída, bem como a temperatura da placa.
b) Redefinir este é o estado de 'capa de outono' a partir do qual o conversor BUCK será reiniciado assim que for iniciado com sucesso e for fechado devido a uma condição de falha (por exemplo, entrada sob/acima da tensão ou condição de temperatura)
c) em espera após a redefinição, a máquina de estado aguarda que todos os sinalizadores de falha sejam limpos e os bits de habilitação e vão para serem definidos.
d) Atraso de potência (POD) Uma vez que o conversor buck for limpo, a máquina de estado executará o procedimento de inicialização, começando com a energia no atraso. Este é apenas um atraso simples durante o qual o conversor permanecerá inativo, mas o manipulador de falhas observará os valores gerados pelo ADC para ocorrer condições de falha.
e) Lançar a rampa de tensão após o atraso de potência expirado, a tensão de entrada e saída será medida. Caso a saída do conversor seja pré-tendenciosa (tensão = diferente de zero), o controlador de energia será "pré-carregado" com um histórico de controle artificial e saída de PWM para aumentar suavemente a tensão de saída de seu nível mais recente.
f) Ramp-up de tensão agora o loop de feedback digital e o PWM estão ativados e o valor de referência do sistema de loop fechado é incrementado com todas as execuções da máquina de estado (intervalo de 100 µs). O loop de controle foi ajustado para operar com uma frequência transversal de> 10 kHz correspondendo à frequência máxima de perturbação permitida para manter o sistema de controle estável.
g) Bom atraso de energia após a tensão de referência ter sido aumentada para o nível nominal predefinido, a máquina de estado muda para o período de bom atraso de potência. Esse é outro atraso simples, onde o loop de controle está em estado estacionário, aguardando o expiração do período de atraso.
h) Online após o expedido de bom atraso, o conversor cai em operação nominal. Nesta condição, observa continuamente o valor de referência para alterações. Se qualquer outra parte do firmware alterar a referência do controlador, a máquina de estado sintonizará suavemente o novo nível, em vez de trocar-se com a referência.
i) Suspenda/erro Se o controlador de energia for desligado e redefinido por comandos externos (por exemplo, manipulador de falhas detectando uma condição de falha ou através da interação do usuário), a máquina de estado está mudando para o estado de suspensão, que desativa as saídas do PWM e a execução do loop de controle, limpa os históricos de controle e redefine a máquina de estado de volta para reastar
O sistema de controle bidirecional do EPC9151 é baseado no controle médio convencional do modo de corrente (ACMC). Um loop de tensão externa regula a tensão de saída comparando o valor de feedback mais recente com uma referência interna. O desvio é processado por um filtro de compensação discreto do tipo II (2P2Z). A saída do loop de tensão define a referência para os dois loops de corrente interna. Cada controlador de corrente de fase processa o desvio entre a referência dinâmica de corrente dinâmica e o feedback atual mais recente. Cada saída de loop de controle atual ajusta o ciclo de trabalho individual ou a fase, resultando em correntes de fase fortemente equilibradas. Esse esquema de controle é aplicado a ambos, 48 V a 12 V a jusante de buck, bem como para operação de aumento de aumento de 12 V a 48 V a montante.
Quando alimentado a partir de uma única fonte CC de ambos os lados do conversor, a tensão de saída será mantida constante até a corrente máxima de saída de 25 por buck, respectivamente. 5.5 A na operação de impulso, momento em que o conversor muda para o modo de corrente constante, desativa efetivamente a regulação da tensão.
Este firmware serve como o bloco fundamental de construção de sistemas de front-end do carregador de bateria, implementando um perfil de carregamento específico para química ou como conversor de balanceamento entre dois trilhos de barramento alimentados por bateria.
Esse loop de controle pode ser ativado/desativado usando o bit de ativação na palavra de status da estrutura de dados do controlador CNPNZ_T. A modulação de ganho de loop adaptável está permanentemente ativa assim que o loop de controle estiver ativado.
O código -fonte do Loop de controle é configurado e gerado pelo software PowerSmart ™ - Digital Control Control Library Designer (DCLD).
Este software de design adicional está disponível para download nas páginas do Github:
Depois de instalado, a configuração do controlador pode ser modificada. A configuração mais recente pode ser aberta de dentro do MPLAB X® IDE clicando com o botão direito do mouse no arquivo 'dpsk3_vmc.dcld' localizado na pasta de arquivos importantes do gerenciador de projetos. Ao clicar com o botão direito do mouse, selecione 'Open in System' para abrir a configuração no PowerSmart ™ DCLD.
Consulte o Guia do Usuário do PowerSmart ™ DCLD, incluído no software e pode ser aberto no menu de ajuda do aplicativo.
Nenhuma interface de controle de usuário foi adicionada ao firmware. Qualquer alteração no firmware e a operação fundamental do design de referência, incluindo a reprogramação da tensão de saída nominal, pode ser feita editando os valores específicos de hardware no arquivo de cabeçalho da descrição do hardware 'Epc9151_R10_HWDescr.h' localizado no 'Project Manager => Cabeçalho/Config'
As configurações do conversor neste arquivo são definidas como valores físicos como Volt, Ampere, Ohm, etc. Cada valor definido é convertido em números binários pelas chamadas macros, no momento da compilação. Assim, os usuários não precisam converter valores manualmente.
Para programar o conversor para fornecer uma tensão de saída nominal diferente do conjunto de 12 V DC por padrão, siga estas etapas:
A configuração para a tensão de saída nominal é encontrada nas linhas #324 a #326.
#define BUCK_VOUT_NOMINAL (float)12.000 // Nominal output voltage
#define BUCK_VOUT_TOLERANCE_MAX (float)0.500 // Output voltage tolerance [+/-]
#define BUCK_VOUT_TOLERANCE_MIN (float)0.100 // Output voltage tolerance [+/-]
As configurações de tolerância acima incluem a resposta transitória em uma etapa máxima de carga. O valor para a tolerância máxima à tensão de saída 'buck_vout_tolerance_max' é observada pelo manipulador de falhas. Se a tensão de saída desviar do valor de tensão de referência mais recente por mais do que o intervalo especificado, o conversor será desligado e um erro de regulamentação será indicado. A fonte de alimentação se recuperará automaticamente assim que a condição de falha for limpa e o período de atraso de recuperação especificado por buck_regerr_recovery_delay na linha #527 do arquivo de cabeçalho do hardware EPC9151 expirou.
(Os números de linha fornecidos podem estar sujeitos a alterações)
Esses exemplos de código incluem um loop de controle proporcional alternativo, que é comumente usado durante as medições da resposta de frequência da usina. Quando o seguinte define é definido como true, o loop de controle principal comum é substituído pelo controlador proporcional.
app_power_control.c, line 33: #define PLANT_MEASUREMENT false
Os controladores proporcionais são, por padrão, instáveis e não são adequados para regular a saída de uma fonte de alimentação em condições operacionais normais. Durante uma medição da planta, é obrigatório que a tensão e a carga de entrada permaneçam estáveis e não mudem.
Para obter mais informações sobre como realizar uma medição da usina de energia, leia as seções no Guia do usuário do PowerSmart ™ DCLD.
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