epc9151 power bidirectional acmc
1.0.1
ตัวแปลงบั๊ก/บูสต์แบบสองเฟสแบบสองเฟส
 |  | |||
| มุมมองด้านบน | มุมมองด้านล่าง |
ตัวอย่างรหัสนี้แสดงให้เห็นถึงการใช้งานการควบคุมโหมดปัจจุบันแบบวนรอบการวนซ้ำสำหรับ DSPIC33CK มันได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับ EPC9151 Rev1.0 1/16 ตัวแปลงอิฐ
บอร์ดรองรับการดำเนินการขั้นตอนการดำเนินการเช่นเดียวกับการดำเนินการขั้นสูง ในโหมดขั้นตอนลงทิศทางการแปลงจะเปลี่ยนจาก 48 V ถึง 12 V ในขณะที่อยู่ในโหมดขั้นตอนการแปลงทิศทางการแปลงจาก 12 V ถึง 48 V หากไม่ได้ระบุไว้อื่น ๆ ด้าน 48 V มีชื่อว่า 'อินพุต' และด้าน 12 V มีชื่อว่า 'เอาต์พุต' ในเอกสารนี้
บอร์ดเริ่มต้นตัวแปลงพลังงานโดยอัตโนมัติเมื่อใช้พลังงานกับบอร์ดโดยให้แรงดันเอาต์พุตที่ควบคุม ขั้นตอนการเริ่มต้นจะถูกควบคุมและดำเนินการโดยเครื่อง Power Controller State และรวมถึงขั้นตอนการเริ่มต้นที่กำหนดค่าได้พร้อมความล่าช้าในการเปิดเครื่องการเพิ่มระยะเวลาและความล่าช้าของพลังงานก่อนที่จะเข้าสู่โหมดการควบคุมคงที่ รูทีนตัวจัดการข้อผิดพลาดเพิ่มเติมจะตรวจสอบข้อมูล ADC ที่เข้ามาอย่างต่อเนื่องและบิตสถานะอุปกรณ์ต่อพ่วงและปิดแหล่งจ่ายไฟหากแรงดันไฟฟ้าอินพุตอยู่นอกช่วงที่กำหนด (UVLO/OVLO) หรือหากแรงดันเอาต์พุตมากกว่า 0.5 V จากการควบคุมมากกว่า 10 มิลลิวินาที
ตัวควบคุมโหมดเฉลี่ย Mutli-Loop Type II (2P2Z) ใช้เพื่อสร้างสมดุลระหว่างกระแสเฟสในทั้งสองเฟสของตัวแปลง interleaved นี้ (ดูรายละเอียดด้านล่าง)
ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีไมโครชิปเด่น:
ผลิตภัณฑ์การแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ (EPC) ที่โดดเด่น:
โมดูลพลังงานอิฐ EPC9151 1/16th นั้นได้รับการทดสอบที่ดีที่สุดเมื่อเสียบเข้ากับอุปกรณ์ทดสอบ EPC9531 ฟิกซ์เจอร์ทดสอบนี้ยังให้อินเทอร์เฟซที่จำเป็นทั้งหมดในการโปรแกรมและดีบัก DSPIC33CK32MP102 DSC รวมถึงจุดทดสอบและตัวเชื่อมต่อแจ็คกล้วยเพื่อการจัดการชุดที่ง่ายและปลอดภัยในระหว่างการทดสอบบัลลังก์ EPC9531 QSG ให้คำแนะนำขั้นตอนการดำเนินงานโดยละเอียด
บอร์ดมาโปรแกรมและพร้อมที่จะใช้เมื่อเปิดออก ไม่จำเป็นต้องใช้โปรแกรม reprogramming ของอุปกรณ์เป้าหมายในการใช้งานบอร์ดเว้นแต่คุณลักษณะหรือการตั้งค่าเช่นแรงดันเอาต์พุตที่กำหนดหรือเวลาเริ่มต้นจะต้องได้รับการแก้ไข
ในกรณีที่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเฟิร์มแวร์คอนโทรลเลอร์ Microchip DSPIC33CK สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้โดยใช้พอร์ตการเขียนโปรแกรมอนุกรมในวงจร (ICSP) ที่มีอยู่ในอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรม RJ-11 รวมถึงส่วนหัว 5 พินที่จัดทำโดยการทดสอบ EPC9531 อินเทอร์เฟซเหล่านี้รองรับโปรแกรมเมอร์/debuggers ในวงจรทั้งหมดของ Microchip เช่นMPLAB® ICD4, MPLAB® Real Ice หรือMPLAB® Pickit4 และอนุพันธ์ก่อนหน้า ดูคู่มือการเริ่มต้นด่วน EPC9531 สำหรับรายละเอียด
ตัวแปลงจะเริ่มต้นขึ้นโดยอัตโนมัติเมื่อมีการใช้มากกว่า 8.5 V DC ข้ามเทอร์มินัลเอาท์พุท 18 V ข้ามเทอร์มินัลอินพุตของอุปกรณ์ทดสอบ EPC9531 ไม่แนะนำให้ใช้งานการออกแบบอ้างอิง EPC9151 โดยไม่มีความจุ decoupling ที่เหมาะสมที่อินพุตหรือเอาต์พุต อุปกรณ์ทดสอบ EPC9531 ให้สภาพแวดล้อมการทดสอบที่ดีที่สุดสำหรับตัวแปลง โปรดอ่านคู่มือเริ่มต้นด่วน EPC9531 เพื่อรับข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับข้อกำหนดสำหรับการตั้งค่าและการทำงานของการออกแบบอ้างอิงนี้
เครื่องรัฐต้องผ่านขั้นตอนต่อไปนี้ตามลำดับเวลา:
a) การเริ่มต้น
ในขั้นตอนนี้พารามิเตอร์ลูปควบคุมจะถูกรีเซ็ตเป็นค่าเริ่มต้นเอาต์พุต PWM จะถูกปิด แต่ PWM ยังคงทำงานอยู่ทำให้ ADC ต่อเนื่องเพื่อเก็บอินพุตและแรงดันเอาต์พุตรวมถึงอุณหภูมิบอร์ด
b) รีเซ็ตนี่คือสถานะ 'ตกกลับ' ซึ่งตัวแปลงบั๊กจะเริ่มต้นใหม่เมื่อเริ่มสำเร็จแล้วและปิดตัวลงเนื่องจากสภาพความผิดพลาด (เช่นอินพุตภายใต้/มากกว่าแรงดันไฟฟ้าหรืออุณหภูมิสูง
c) สแตนด์บายหลังจากรีเซ็ตเครื่องรัฐจะรอให้การล้างธงความผิดทั้งหมดและการเปิดใช้งานและไปบิตที่จะตั้งค่า
D) การหน่วงเวลาการเปิดเครื่อง (POD) เมื่อตัวแปลงบั๊กได้รับการล้างแล้วเครื่องรัฐจะดำเนินการขั้นตอนการเริ่มต้นเริ่มต้นด้วยพลังงานในการหน่วงเวลา นี่เป็นเพียงความล่าช้าอย่างง่ายในระหว่างที่ตัวแปลงจะยังคงไม่ทำงาน แต่ตัวจัดการความผิดพลาดจะสังเกตค่าที่สร้างโดย ADC สำหรับเงื่อนไขความผิดที่เกิดขึ้น
e) เปิดทางลาดแรงดันไฟฟ้าหลังจากการหน่วงเวลาเปิดเครื่องจะหมดอายุแล้วแรงดันไฟฟ้าอินพุตและเอาต์พุตจะถูกวัด ในกรณีที่เอาท์พุทตัวแปลงจะมีอคติล่วงหน้า (แรงดันไฟฟ้า = ไม่ใช่ศูนย์) ตัวควบคุมพลังงานจะถูก 'ชาร์จล่วงหน้า' พร้อมประวัติการควบคุมเทียมและเอาท์พุท PWM เพื่อเพิ่มแรงดันเอาต์พุตจากระดับล่าสุด
f) แรงดันไฟฟ้าทางลาดขึ้นตอนนี้ลูปข้อเสนอแนะแบบดิจิตอลและ PWM ถูกเปิดใช้งานและค่าการอ้างอิงระบบลูปปิดจะเพิ่มขึ้นทุกการดำเนินการของเครื่องรัฐ (ช่วงเวลา 100 µsec) ลูปควบคุมได้รับการปรับให้ทำงานด้วยความถี่ข้ามมากกว่า> 10 kHz ที่ตรงกับความถี่การก่อกวนสูงสุดที่อนุญาตให้ระบบควบคุมมีความเสถียร
g) ความล่าช้าของพลังงานที่ดีหลังจากแรงดันอ้างอิงเพิ่มขึ้นเป็นระดับเล็กน้อยที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเครื่องจักรของรัฐจะสลับเข้าสู่ช่วงเวลาการหน่วงเวลาที่ดี นี่คือความล่าช้าอย่างง่าย ๆ ที่ลูปควบคุมอยู่ในสถานะคงที่รอระยะเวลาการหน่วงเวลาที่จะหมดอายุ
h) ออนไลน์หลังจากความล่าช้าของพลังงานได้หมดอายุแล้วตัวแปลงจะลดลงในการดำเนินการเล็กน้อย ในเงื่อนไขนี้มันจะสังเกตค่าอ้างอิงอย่างต่อเนื่องสำหรับการเปลี่ยนแปลง หากส่วนอื่น ๆ ของเฟิร์มแวร์เปลี่ยนการอ้างอิงคอนโทรลเลอร์เครื่องรัฐจะปรับเข้าสู่ระดับใหม่อย่างนุ่มนวลแทนที่จะเปลี่ยนการอ้างอิงอย่างหนัก
i) ระงับ/ข้อผิดพลาดหากตัวควบคุมพลังงานถูกปิดและรีเซ็ตตามคำสั่งภายนอก (เช่นตัวจัดการความผิดพลาดตรวจจับเงื่อนไขความผิดพลาดหรือผ่านการโต้ตอบของผู้ใช้) เครื่องรัฐกำลังเปลี่ยนเป็นสถานะการระงับซึ่งปิดใช้งานเอาต์พุต PWM และควบคุมการดำเนินการลูป
ระบบควบคุมแบบสองทิศทางของ EPC9151 ขึ้นอยู่กับการควบคุมโหมดเฉลี่ยปัจจุบัน (ACMC) ลูปแรงดันไฟฟ้าภายนอกควบคุมแรงดันเอาต์พุตโดยการเปรียบเทียบค่าความคิดเห็นล่าสุดกับการอ้างอิงภายใน การเบี่ยงเบนจะถูกประมวลผลโดยตัวกรองการชดเชย Type II (2P2Z) แบบไม่ต่อเนื่อง เอาท์พุทของลูปแรงดันไฟฟ้าตั้งค่าการอ้างอิงสำหรับลูปปัจจุบันทั้งสองภายใน ตัวควบคุมปัจจุบันแต่ละเฟสจะประมวลผลส่วนเบี่ยงเบนระหว่างการอ้างอิงปัจจุบันแบบไดนามิกที่กำหนดและข้อเสนอแนะล่าสุดของแต่ละบุคคล แต่ละเอาต์พุตลูปควบคุมปัจจุบันจะปรับรอบการทำงานของแต่ละรอบหรือเฟสทำให้เกิดกระแสเฟสที่สมดุลอย่างแน่นหนา รูปแบบการควบคุมนี้ใช้กับทั้งสอง 48 V ถึง 12 V Buck ดาวน์สตรีมรวมถึงการทำงานของ Boost 128 V ถึง 48 V
เมื่อขับเคลื่อนจากแหล่ง DC เดี่ยวจากทั้งสองด้านของตัวแปลงแรงดันเอาต์พุตจะถูกเก็บไว้อย่างคงที่จนถึงกระแสเอาต์พุตสูงสุดของ 25 บั๊กตามลำดับ 5.5 A ในการดำเนินการเพิ่มซึ่งขั้นตอนที่ตัวแปลงจะสลับเข้าสู่โหมดปัจจุบันคงที่จะปิดใช้งานการควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เฟิร์มแวร์นี้ทำหน้าที่เป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานของระบบ Front-end แบตเตอรี่โดยใช้โปรไฟล์การชาร์จเฉพาะทางเคมีหรือเป็นตัวแปลงการปรับสมดุลระหว่างรางรถบัสที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สองตัว
ลูปควบคุมนี้สามารถเปิด/ปิดได้โดยใช้บิตเปิดใช้งานในคำสถานะของโครงสร้างข้อมูลคอนโทรลเลอร์ CNPNZ_T การปรับอัตราขยายลูปแบบปรับตัวจะเปิดใช้งานอย่างถาวรทันทีที่เปิดใช้งานลูปควบคุม
ซอร์สโค้ดลูปควบคุมได้รับการกำหนดค่าและสร้างโดยซอฟต์แวร์ PowerSmart ™ - ซอฟต์แวร์ Digital Control Library Designer (DCLD)
ซอฟต์แวร์การออกแบบเพิ่มเติมนี้มีให้ดาวน์โหลดบนหน้า GitHub:
เมื่อติดตั้งแล้วการกำหนดค่าคอนโทรลเลอร์สามารถแก้ไขได้ การกำหนดค่าล่าสุดสามารถเปิดได้จากภายใน MPLAB X® IDE โดยคลิกขวาที่ไฟล์ 'DPSK3_VMC.DCLD' ที่อยู่ในโฟลเดอร์ไฟล์สำคัญของตัวจัดการโครงการ เมื่อคลิกขวาให้เลือก 'เปิดในระบบ' เพื่อเปิดการกำหนดค่าใน PowersMart ™ DCLD
โปรดดูคู่มือผู้ใช้ของ PowerSmart ™ DCLD ซึ่งรวมอยู่ในซอฟต์แวร์และสามารถเปิดได้จากเมนูช่วยเหลือของแอปพลิเคชัน
ไม่มีการเพิ่มอินเทอร์เฟซการควบคุมผู้ใช้ลงในเฟิร์มแวร์ การเปลี่ยนแปลงใด ๆ กับเฟิร์มแวร์และการดำเนินงานพื้นฐานของการออกแบบอ้างอิงรวมถึงการเขียนโปรแกรมใหม่ของแรงดันเอาต์พุตที่กำหนดสามารถทำได้โดยการแก้ไขค่าฮาร์ดแวร์เฉพาะในไฟล์ส่วนหัวคำอธิบายฮาร์ดแวร์ 'EPC9151_R10_HWDESCR.H' ที่อยู่ใน 'Project Manager => ไฟล์ส่วนหัว/การกำหนดค่า'
การตั้งค่าตัวแปลงในไฟล์นี้ถูกกำหนดเป็นค่าทางกายภาพเช่นโวลต์แอมป์แอมป์โอห์ม ฯลฯ ค่าที่กำหนดแต่ละค่าจะถูกแปลงเป็นตัวเลขไบนารีโดยแมโครที่เรียกว่าในเวลาที่รวบรวม ดังนั้นผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องแปลงค่าด้วยตนเอง
ในการตั้งโปรแกรมตัวแปลงเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตเล็กน้อยแตกต่างจาก 12 V DC ที่กำหนดโดยค่าเริ่มต้นทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
การตั้งค่าสำหรับแรงดันเอาต์พุตที่กำหนดพบได้ในบรรทัด #324 ถึง #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 [+/-]
การตั้งค่าความอดทนข้างต้นรวมถึงการตอบสนองชั่วคราวที่ขั้นตอนการโหลดสูงสุด ค่าสำหรับความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 'Buck_vout_tolerance_max' ถูกสังเกตโดยตัวจัดการความผิดพลาด หากการเบี่ยงเบนการอ่านแรงดันไฟฟ้าออกจากค่าแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงล่าสุดโดยมากกว่าช่วงที่กำหนดตัวแปลงจะถูกปิดและข้อผิดพลาดในการควบคุมจะถูกระบุ แหล่งจ่ายไฟจะกู้คืนโดยอัตโนมัติทันทีที่เงื่อนไขความผิดพลาดได้รับการล้างและระยะเวลาการล่าช้าในการกู้คืนที่ระบุโดย buck_regerr_recovery_delay ในบรรทัด #527 ของไฟล์ส่วนหัวของฮาร์ดแวร์ EPC9151 ได้หมดอายุแล้ว
(หมายเลขบรรทัดที่กำหนดอาจมีการเปลี่ยนแปลง)
ตัวอย่างรหัสนี้รวมถึงทางเลือกลูปควบคุมสัดส่วนซึ่งใช้กันทั่วไปในระหว่างการวัดการตอบสนองความถี่ของโรงไฟฟ้า เมื่อการกำหนดต่อไปนี้ถูกตั้งค่าเป็นจริงลูปควบคุมหลักทั่วไปจะถูกแทนที่ด้วยคอนโทรลเลอร์สัดส่วน
app_power_control.c, line 33: #define PLANT_MEASUREMENT false
ตัวควบคุมสัดส่วนนั้นไม่เสถียรและไม่เหมาะที่จะควบคุมเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ในระหว่างการวัดพืชเป็นข้อบังคับที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตและโหลดยังคงมีเสถียรภาพและไม่เปลี่ยนแปลง
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีดำเนินการวัดโรงไฟฟ้าโปรดอ่านส่วนต่างๆในคู่มือผู้ใช้ PowersMart ™ DCLD
(c) 2020, Microchip Technology Inc.
