Проблема с ЭДС самоиндукции зарядных устройств

[vidask]

Зажмем себе яйца тисками и пищим что больно.
1. шкафы питания предназначены .....Остальное самопал.
2. требования к питанию 24В +-10% норма (отсюда 26,4).
3. по норме установите нормальный выпрямитель.
4. если начальство жадное и нагибает установите выпрямитель аналогичный установленному на малую мощность параллельно основному. 6 дополнительных маломощных тиристоров + фильтр+ схема управления и - головная боль.

но схема управления нехилая получится, наверное- все же полностью управляемый трехфазный мост и обратная связь. Да еще, как понял , АЦП имеется

[Scadauser]

Схема выпрямителя шестифазная

Где вы увидели шесть фаз?
О каком ПИДе здесь речь? При отключении нагрузки имеется энергия, которой один путь - в нагрузку. Элементарный энергетический расчёт показывает, что в дросселе накапливается 2 Дж, при 100 А и при условии, что индуктивность дросселя 400 мкГ и не снижается при таком токе. Этих 2 Дж достаточно, чтобы зарядить 20000 мкФ до 200 В. Если "набрасыванием" кучи электролитов удалось снизить импульс до 30 В, значит, либо куча велика, либо у дросселя при 100 А уже далеко не 400 мкГ.
Отсюда и следует плясать, а не отвлекаться на всякие ПИДы. Мне лень считать, какой длительности получится импульс, но зная ёмкость "кучи" и индуктивность дросселя, нетрудно и прикинуть и посмотреть, близко ли к расчётной получилось. Чтобы получить выброс не более 2 В, требуется ёмкость в 1 Ф. Т.е. 100 шт. по 10000 мкФ или 10 шт. по 100000 мкФ. Хороша кучка.

[Starichok51]

Элементарный энергетический расчёт показывает, что в дросселе накапливается 2 Дж, при 100 А и при условии, что индуктивность дросселя 400 мкГ и не снижается при таком токе.

все верно.

Этих 2 Дж достаточно, чтобы зарядить 20000 мкФ до 200 В.

а вот тут имеется ошибка. забыли извлечь корень из 200 ...
итого получается всего 14 Вольт, и то, если емкость полностью разряжена.
у заряженной емкости будет уже гораздо меньше прибавка напряжения.

[Scadauser]

забыли извлечь корень из 200

Точно. Ну, время позднее...

у заряженной емкости будет уже гораздо меньше прибавка напряжения

Утро вечера мудренее.
Если конденсатор был, допустим, заряжен до 20 В, то энергия в нём 20000мкф*20В*20В/2= 4 Дж. Из индуктивности добавится 2 Дж. Ведь больше им деваться некуда - нагрузка отключена? Итого 6 Дж. Тогда U=sqr (2*6Дж/20000мкФ)=17В...

[Impartial]

Утро вечера мудренее.
Если конденсатор был, допустим, заряжен до 20 В, то энергия в нём 20000мкф*20В*20В/2= 4 Дж. Из индуктивности добавится 2 Дж. Ведь больше им деваться некуда - нагрузка отключена? Итого 6 Дж. Тогда U=sqr (2*6Дж/20000мкФ)=17В...

Ну Вы насчитали.
Джоулями измеряется, в данном случае, энергия запасенная в индуктивности.
А это всего (1дж=1вт*сек) 2вт*сек.
Эта энергия переходит в конденсатор и провода за время меньшее 20мс увеличивая напряжение. (Видно из осцилограммы.) Это время определяется комплексным сопротивлением цепи заряда.
Если учесть, что остается нагрузка с током около 20 ампер и мощностью более 400 ватт, то длительность этого всплеска не должна превышать 10 мс.
Откуда берется переходной процесс длительностью более секунды?

[Starichok51]

Тогда U=sqr (2*6Дж/20000мкФ)=17В...

не пошло утро на пользу...
корень из 600 равен 24,5, а не 17.

[dr-kannibal]

В общем, порылся в программе, нашёл кусок по АЦП и ПИД-у.
Нумер раз

void pid(void)
{
	if (start_count != 0) //"мягкий" запуск
	{
		start_count--;
		if (start_count == 0) //задержка истекла
		{
			//Установка рабочих коэффициентов
			k_u = param_value[PID_K_U];
			k_i = param_value[PID_K_I];
		}
	}

	//Ошибка по выходному напряжению
	if (param_value[MODE_COMP] == 0)
		error_u = param_value[UOUT_CODE] - param_value[UUST_CODE];
	else //режим "Компенсация"
		error_u = param_value[UCOMP_CODE] - param_value[UUST_CODE];
	
	//Ошибка по выходному току
	error_i = param_value[IOUT_CODE] - param_value[IUST_CODE];

	//Определение текущей ошибки
//	error_u = param.uout - uout_ust;
//	error_i = param.iout - iout_ust;

	//Изменение угла управления пропорционально максимальной ошибке
	if (error_u › error_i) //стабилизация напряжения
	{
		angle_pid += (long)error_u*k_u;
	}
	else //стабилизация тока
	{
		angle_pid += (long)error_i*k_i;
		param_value[PRG_STATE] |= FLG_STAB_J2; //установить признак стабилизация тока
	}

	//Пропорциональная составляющая
	//angle_pid += (long)error_curr*kp;

	//Дифференциальная составляющая
	//angle_pid += (long)(error_prev-error_curr)*kd;
	//error_prev = error_curr;

	
	//Ограничение диапазона
	//if (angle_pid › MAX_ANGLE_PID)
	//	angle_pid = MAX_ANGLE_PID;
	//if (angle_pid ‹ MIN_ANGLE_PID)
	//	angle_pid = MIN_ANGLE_PID;

	//Масштабирование с округлением
	angle = (angle_pid+0x8000) ›› 16;
	
	//Масштабирование
	//angle = angle_pid ›› 16;

	//Ограничение диапазона
	if (angle › param_value[PROTECT_ANGLE_MAX])
	{	
		angle = param_value[PROTECT_ANGLE_MAX];
		angle_pid = (long)angle ‹‹ 16;
	}
	if (angle ‹ param_value[PROTECT_ANGLE_MIN])
	{
		angle = param_value[PROTECT_ANGLE_MIN];
		angle_pid = (long)angle ‹‹ 16;
	}

	param_value[ANGLE_CURR] = angle; //обновить текущее значение угла управления

}

Здесь в общем, ошибка на коэффициенты Ku и Ki умножается, в зависимости от режимов стабилизации напряжения или тока, изменяются вручную в пределах от 1000 до 30000. Больше нет смысла ставить - автоколебания.
И со слов разработчика, задействованы только П- и И- составляющие ПИДа, когда он пытался ввести Д-, система входит опять же в те же автоколебания. Сам правда, наглядно только П- вижу, остальное закомменчено, видимо, еще с тех времен, когда разраб пытался что-то там колдовать...



Нумер 2, АЦП настройки:

void adc_init(void)
{
	//Прерывание АЦП
	IPC2bits.ADIP = 6; //приоритет 6 (инструкция DISI запрещает прерывания с приоритетами 0..6)
	IEC0bits.ADIE = 1;
	
	//Режим работы АЦП
	ADCON1bits.ADON = 0; //запретить работу АЦП
	ADCON1 = 0b0000000001000100; //формат выходных данных - целые; источник запуска преобразования - TMR3; автоматический запуск выборки после преобразования
	ADCON2 = 0b0110010000100000; //внешние Vref+, Vref-; сканирование входов; прерывание каждые 9 преобразований; один буфер; всегда использовать MUX A
	ADCON3 = 0b0000100000011101; //период тактовой частоты АЦП - 750 нс; время преобразования - 10,5 мкс; время выборки - 12,6 мкс
	ADCHS = 0; //отрицательный вход MUX A к Vref-
	ADPCFG = 0x0020; //вывод AN5 (сигнал KALIBR) - цифровой вход
	ADCSSL = 0b1111111011000000; //сканирование каналов AN6, AN7, AN9...AN15
	ADCON1bits.ADON = 1; //разрешить работу АЦП

	adc_count = 0;
	adc_mean[0] = 0;
	adc_mean[1] = 0;
	adc_mean[2] = 0;
	adc_mean[3] = 0;
	adc_mean[4] = 0;
	adc_mean[5] = 0;
	adc_mean[6] = 0;
	adc_mean[7] = 0;
	adc_mean[8] = 0;

	//Частота запуска АЦП: 300*9*16=43200 Гц
	PR3 = 463;
	T3CON = 0x8000; //делитель 1:1

Собсно, параметры запуска АЦП...

Особо этого кода не понимаю, ибо, во-первых, не своя прога, во-вторых, нубас еще в этом (поколение АРДУИНО, можно сказать, хе-хе). Может, кому-то что-то сразу станет ясно, ну а если нет, буду искать верёвочку да мыльце потихоньку...

[Impartial]

Решение возможно такое.
1. Перед дросселем поставить обратно включенный диод, например 150EBU-04.
Это для того, чтобы обеспечить протекание тока разряда индуктивности в момент, когда управление отключает тиристоры обнаружив перенапряжение.
2.В программе используется только И (интегральныя составляющая) ПИД.
Раскоментируйте строки П (пропорциональной)
//angle_pid += (long)error_curr*kp;

//Изменение угла управления пропорционально максимальной ошибке
if (error_u › error_i) //стабилизация напряжения
{
angle_pid += (long)error_u*k_u;
}
else //стабилизация тока
{
angle_pid += (long)error_i*k_i;
param_value[PRG_STATE] |= FLG_STAB_J2; //установить признак стабилизация тока
}

Здесь не правильно если angle_pid переменння управляющая углом открывания тиристоров.
Нужно вводить переменную накопления интегральной составляющей, потом суммировать с пропорциональной и это будет обобщенный угол, который нужно спроецировать на матрицу коммутации.
Найдите в программе эту матрицу и выложите. Без нее трудно ориентироваться.
3.На входе цепи питания КИП поставить фильтр, аналогичный L1C1. С постоянной времени большей, чем время сброса энергии с индуктивности фильтра.

[dr-kannibal]

1. Перед дросселем поставить обратно включенный диод, например 150EBU-04.
Это для того, чтобы обеспечить протекание тока разряда индуктивности в момент, когда управление отключает тиристоры обнаружив перенапряжение.

Поставил 150EBU02, результаты такие же, что и с Д161-250, который пробовали навесить до этого. Возрастают пульсации до целых 1.5-2В, хотя и выброс с 40В в среднем снижается до 32-33 В...

2.В программе используется только И (интегральныя составляющая) ПИД.
Раскоментируйте строки П (пропорциональной)
//angle_pid += (long)error_curr*kp;

Расскоменчиваю, плюс ввожу ручной ввод с платы клавиатуры, завтра буду пробовать. ПРоблема-то в том, что коэффициентов я не знаю вовсе, потому и придется вводить в ручную и пробовать.
По поводу так называемой матрицы коммутации...
Хм, вроде бы вот оно.

//**************************************************  ***//
//Модули Input Capture (IC), Output Compare(OC)
//**************************************************  ***//

#define UU_PULSE 250 //длительность импульсов управления тиристорами (в тактах таймера 2): 0,4 мкс*250 = 100 мкс

#define ICxCON_DISABLE  0 //запрещение работы модуля IC
#define ICxCON_ENABLE  0b0000000010000011 //разрешение работы модуля IC: используется таймер 2, прерывание по каждому фронту сигнала
#define OCxCON_ENABLE 0b0000000000000100 // запуск модуля OC: используется таймер 2, начальное состояние - 0, генерация одного импульса

//Обработчик прерывания модуля IC5 (сигнал +FA)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC5Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS1
		OC2R = IC5BUF + angle + param_value[OFFSET_VS1];
		OC2RS = OC2R + UU_PULSE;
		OC2CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC5CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS1bits.IC5IF = 0; //сброс флага прерывания
}
//Обработчик прерывания модуля IC6 (сигнал -FA)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC6Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS2
		OC5R = IC6BUF + angle + param_value[OFFSET_VS2];
		OC5RS = OC5R + UU_PULSE;
		OC5CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC6CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS1bits.IC6IF = 0; //сброс флага прерывания
}
//Обработчик прерывания модуля IC4 (сигнал +FB)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC4Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS3
		OC6R = IC4BUF + angle + param_value[OFFSET_VS3];
		OC6RS = OC6R + UU_PULSE;
		OC6CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC4CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS1bits.IC4IF = 0; //сброс флага прерывания
}
//Обработчик прерывания модуля IC3 (сигнал -FB)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC3Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS4
		OC3R = IC3BUF + angle + param_value[OFFSET_VS4];
		OC3RS = OC3R + UU_PULSE;
		OC3CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC3CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS1bits.IC3IF = 0; //сброс флага прерывания
}
//Обработчик прерывания модуля IC2 (сигнал +FC)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC2Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS5
		OC4R = IC2BUF + angle + param_value[OFFSET_VS5];
		OC4RS = OC4R + UU_PULSE;
		OC4CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC2CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS0bits.IC2IF = 0; //сброс флага прерывания
}
//Обработчик прерывания модуля IC1 (сигнал -FC)
void __attribute__((__interrupt__, no_auto_psv)) _IC1Interrupt(void)
{
	if (param_value[DEV_STATE] & FLG_ENABLE)
	{
		//управляющий импульс VS6
		OC7R = IC1BUF + angle + param_value[OFFSET_VS6];
		OC7RS = OC7R + UU_PULSE;
		OC7CON = OCxCON_ENABLE;
	}
	else
		IC1CON = ICxCON_DISABLE;

	IFS0bits.IC1IF = 0; //сброс флага прерывания
}

void ic_enable(void)
{
	//Разрешение работы модулей IC1-IC6
	IC1CON = ICxCON_ENABLE;
	IC2CON = ICxCON_ENABLE;
	IC3CON = ICxCON_ENABLE;
	IC4CON = ICxCON_ENABLE;
	IC5CON = ICxCON_ENABLE;
	IC6CON = ICxCON_ENABLE;
}

void ic_init(void)
{
	//Разрешение прерываний от модулей IC1-IC6
	IEC0 |= 0x0012;
	IEC1 |= 0xF000;
	
	//Программирование таймера 2
	T2CON = 0;
	PR2 = 0xFFFF;
	T2CON = 0b1000000000010000; //делитель 1:8, внутренний CLK (Fosc/4)
}

Внешний кварц по частоте там 10МГц.

3.На входе цепи питания КИП поставить фильтр, аналогичный L1C1. С постоянной времени большей, чем время сброса энергии с индуктивности фильтра.

Нереально, не будут же заказчик везде фильтр ставить.

[Impartial]

Поставил 150EBU02, результаты такие же, что и с Д161-250, который пробовали навесить до этого. Возрастают пульсации до целых 1.5-2В, хотя и выброс с 40В в среднем снижается до 32-33 В...

А этот фильтр считали или поставили что было? Уберите вообще эту катушку если так.

Расскоменчиваю, плюс ввожу ручной ввод с платы клавиатуры, завтра буду пробовать. ПРоблема-то в том, что коэффициентов я не знаю вовсе, потому и придется вводить в ручную и пробовать.

ПИД настраивается по реакции на единичный импульс побором коэффициентов.
А лучше смоделировать.
Процессор мне не знакомый, с настройкой аппаратной части не помогу.

Нереально, не будут же заказчик везде фильтр ставить.

Да прямо на эту линию в самом блоке.