Компенсация влияния мертвого времени в ШИМ сигнале Опции

[sidy]

Добрый день. Господа, есть ли тут люди кто занимался компенсацией влияния мертвого времени в ШИМ сигнале? Хотелось бы задать пару вопросов.

[варп]

Не занимался..., но не терпится узнать, кому оно помешало и зачем его компенсировать...?

[Ydaloj]

в шим сигнале мёртвого времени нет. есть чередующаяся последовательность нулей и единиц

[Corner]

в шим сигнале мёртвого времени нет. есть чередующаяся последовательность нулей и единиц

В реальных устройствах такие времена добавляют, чтобы исключить сквозной ток. А вот компенсация задача более интересная, поскольку надо учитывать времена течения тока и его направление.

[Ydaloj]

Corner, представьте себе меандр и сквозной ток в нём

[@Ark]

Чтобы понять вопрос ТС, достаточно посмотреть его предыдущие темы.
Сам он, почему-то, не считает нужным излагать нормальную постановку задачи.
Видимо, предполагает, что здесь форум телепатов.

[Corner]

Corner, представьте себе меандр и сквозной ток в нём

Каждый раз представляю его себе на фронтах, когда представляю пару транзисторов, которыми он делается.

[sidy]

Поясняю. Есть опорный ШИМ с микроконтроллера, для формирования выходного синусоидального напряжения, для управления трехфазным мостовым инвертором.
ШИМ в микроконтроллере формируется следующим образом (см. рис).


Такова особенность формирования комплементарного ШИМа в любом МК - от этого никуда не деться. Данные сигналы поступают на верхний и нижний транзисторы моста. В итоге верхний и нижний транзисторы моста работают не равное количество времени. В результате этого получаем искажения в выходной синусоиде.
Существуют множество статей в которых рассматривается "феномен мертвого времени" и способ его компенсации. Большинство способов основано на измерении выходного тока и введения компенсации в опорный сигнал. У меня возникло предположение что эту компенсацию можно сделать в опорном ШИМе заранее, т.к. мертвое время не меняется. Может кто-то уже делал/или видел(в статьях) как такое делается?

Сообщение отредактировал sidy - Dec 18 2017, 10:44

[MikeSchir]

Существуют множество статей в которых рассматривается "феномен мертвого времени" и способ его компенсации. Большинство способов основано на измерении выходного тока и введения компенсации в опорный сигнал.

Дайте хоть одну ссылку или пример описания. Как без этого можно понять о чём вы затеваете разговор? Плизззз!

[sidy]

Дайте хоть одну ссылку или пример описания. Как без этого можно понять о чём вы затеваете разговор? Плизззз!

http://qspace.qu.edu.qa/bitstream/handle/1....pdf;sequence=8
Вот, например

[Ydaloj]

Каждый раз представляю его себе на фронтах, когда представляю пару транзисторов, которыми он делается.

микроконтроллером. И если вы сможете найти в нём мёртвое время, значит, в вашем распоряжении есть осц с должной полосой пропускания, но решение задачи устранить мёртвое время в выходном каскаде порта микроконтроллера не будет соответствовать тематике ТС.

ШИМ-сигнал - он один. Их не может быть несколько, о чём говорит ТС, говоря о сигналах на управление плечами силового каскада. Даже нарезка низкочастотного синусоидального напряжения высокочастотным инвертором описывается одним ШИМ-сигналом.

Я просто придрался к терминологии и постановке задачи.

В результате этого получаем искажения в выходной синусоиде.

Это заблуждение; искажение в выходной синусоиде получается не из-за мёртвого времени. Ведь у вас же есть интегрирующий LC фильтр с заданным коэффициентом гармоник и обратная связь? Если всё рассчитано верно, то искажения в выходной синусоиде укладываются в этот THD.

Боди-диоды в ключах проводят ток, если надо, в то время как ваши ключи заперты мёртвыми временами

[@Ark]

...

Сообщение отредактировал @Ark - Dec 18 2017, 19:41

[Oxygen Power]

Corner, представьте себе меандр и сквозной ток в нём

Этот ток огромен, но длится короткое время (на фронтах). Для компенсации просадки напряжения рекомендуют ставить блокировочные конденсаторы.

Поясняю. Есть опорный ШИМ с микроконтроллера, для формирования выходного синусоидального напряжения, для управления трехфазным мостовым инвертором.
ШИМ в микроконтроллере формируется следующим образом (см. рис).


Такова особенность формирования комплементарного ШИМа в любом МК - от этого никуда не деться. Данные сигналы поступают на верхний и нижний транзисторы моста. В итоге верхний и нижний транзисторы моста работают не равное количество времени. В результате этого получаем искажения в выходной синусоиде.
Существуют множество статей в которых рассматривается "феномен мертвого времени" и способ его компенсации. Большинство способов основано на измерении выходного тока и введения компенсации в опорный сигнал. У меня возникло предположение что эту компенсацию можно сделать в опорном ШИМе заранее, т.к. мертвое время не меняется. Может кто-то уже делал/или видел(в статьях) как такое делается?

Появляется скорее не искажение, а постоянная составляющая. Для работы двигателя не так страшно. Тем более амплитуда постоянной составляющей колеблется на уровне 0.5-2% от номинального напряжения (зависит от временного разброса гарантированной паузы и потерь в цепи питания от источника до обмотки двигателя).

[sidy]

Этот ток огромен, но длится короткое время (на фронтах). Для компенсации просадки напряжения рекомендуют ставить блокировочные конденсаторы.


Появляется скорее не искажение, а постоянная составляющая. Для работы двигателя не так страшно. Тем более амплитуда постоянной составляющей колеблется на уровне 0.5-2% от номинального напряжения (зависит от временного разброса гарантированной паузы и потерь в цепи питания от источника до обмотки двигателя).

Совершенно верно - в том числе появляются четные гармоники, в частности 2-ая.

[Oxygen Power]

Совершенно верно - в том числе появляются четные гармоники, в частности 2-ая.

Эту проблему надо решать на уровне софта. Вносить джиттер в управляющий сигнал. Таким образом можно значительно уменьшить влияние разброса мёртвого времени.

[sidy]

Эту проблему надо решать на уровне софта. Вносить джиттер в управляющий сигнал. Таким образом можно значительно уменьшить влияние разброса мёртвого времени.

У меня есть такая идея в сообщении - что эту компенсацию можно сделать в опорном ШИМе заранее. Осталось только придумать реализацию.

[wim]

есть такая идея в сообщении - что эту компенсацию можно сделать в опорном ШИМе заранее

Непонятна конечная цель этой идеи, если у нас по ГОСТ допускается коэффициент искажения синусоидальности 8%. Даже дешевые инверторы, которые формируют синус со "ступенькой" вблизи нуля, в эти 8% укладываются.

[somebody111]

Поясняю. Есть опорный ШИМ с микроконтроллера, для формирования выходного синусоидального напряжения, для управления трехфазным мостовым инвертором.
ШИМ в микроконтроллере формируется следующим образом (см. рис).


Такова особенность формирования комплементарного ШИМа в любом МК - от этого никуда не деться. Данные сигналы поступают на верхний и нижний транзисторы моста. В итоге верхний и нижний транзисторы моста работают не равное количество времени. В результате этого получаем искажения в выходной синусоиде.
Существуют множество статей в которых рассматривается "феномен мертвого времени" и способ его компенсации. Большинство способов основано на измерении выходного тока и введения компенсации в опорный сигнал. У меня возникло предположение что эту компенсацию можно сделать в опорном ШИМе заранее, т.к. мертвое время не меняется. Может кто-то уже делал/или видел(в статьях) как такое делается?

Занимался, сделал, не увидел реальной разницы, отключил опцию с целью упрощения системы.
ЗЫ. Если требуется сформировать супер-синусоиду, то или на выход поставить синус-фильтр, или вместо инвертора использовать НПЧ. Увидев кол-во ключей в НПЧ и посчитав надежность схемы, захочется ограничиться синус-фильтром. А компенсация мертвого времеми - интересная научная, но не техническая задача: продолжительность dead band максимум 5 мкс, период сети - 50Гц (20000мкс). Получается вклад мертвого времени на период сети 0.025%. Даже организовать о.с. по напряжению в таком инверторе с такой точностью - задача
---
Если есть желание все таки научной работой заниматься, то я делал это через пространсвенно-векторную ШИМ: в отличие от традиционной ШИМ, оперирующей с опорным сигналом, векторная ШИМ оперирует с временем включения-ввыключения и зная deadband можно внести изменения в логику SVPWM

Сообщение отредактировал somebody111 - Dec 19 2017, 09:26

[Plain]

У меня возникло предположение

В этом ошибка. Надо было не гадать, а просто расписать задачу, а именно, что схема ШИМ является делителем активным ключом напряжения питания t_a/T, а второй ключ является синхронным выпрямителем с диаграммой t_d+t_s+t_d и включается при нуле напряжения. Следовательно, задача решается шестью схемами фиксации этого события, т.е. триггерами, по сигналам с которых МК сможет узнавать о смене направления тока в каждом плече моста и переназначать активные ключи.

[sidy]

В этом ошибка. Надо было не гадать, а просто расписать задачу, а именно, что схема ШИМ является делителем активным ключом напряжения питания t_a/T, а второй ключ является синхронным выпрямителем с диаграммой t_d+t_s+t_d и включается при нуле напряжения. Следовательно, задача решается шестью схемами фиксации этого события, т.е. триггерами, по сигналам с которых МК сможет узнавать о смене направления тока в каждом плече моста и переназначать активные ключи.

Я конечно не знаю - но у меня не векторная а синусоидальная ШИМ (SPWM). Как выше писали необходимо вводить джиттер в управляющий сигнал - думаю идея верная. Осталось только понять по какому закону джиттер должен вводится и изменяться.

[AlexandrY]

http://qspace.qu.edu.qa/bitstream/handle/1....pdf;sequence=8
Вот, например

Так там речь идет о лошадиный дидтаймах в 20 мкс.
Как-то делал инвертер на 2 кВт так дидтаймы в нем измерялись долями микросекунд.

Это заблуждение; искажение в выходной синусоиде получается не из-за мёртвого времени. Ведь у вас же есть интегрирующий LC фильтр с заданным коэффициентом гармоник и обратная связь? Если всё рассчитано верно, то искажения в выходной синусоиде укладываются в этот THD.

Не, все логично.
Дидтаймы вносят нелинейность в соотношение между скважностью ШИМ и реально приложенным напряжением.
А алгоритмы на основе PID или наблюдателей все основаны на линейности этого звена и их начинает колбасить.

[sidy]

Так там речь идет о лошадиный дидтаймах в 20 мкс.

У меня транзисторные модули на ток 600 А - для них необходимо мертвое время минимум 3,5 мкс. А это уже существенно искажает форму синусоиды.

[Plain]

Я конечно не знаю

Тогда просто передайте мой текст схемотехнику для создания 100-рублёвого аппаратного довеска.

[sidy]

Тогда просто передайте мой текст схемотехнику для создания 100-рублёвого аппаратного довеска.

Хорошо, передам. Но тем не менее в то же время я думаю можно решить этот вопрос и программно.

[oleg_d]

Хорошо, передам. Но тем не менее в то же время я думаю можно решить этот вопрос и программно.

Материала по этому вопросу довольно много, вот например.

https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN4863.pdf

[Plain]

Бумага всё о том же, а потому всё так же бесполезна — автору заказали и продолжают оплачивать решить задачу вообще без датчиков тока, сугубо силой мысли.

[AlexandrY]

Бумага всё о том же, а потому всё так же бесполезна — автору заказали и продолжают оплачивать решить задачу вообще без датчиков тока, сугубо силой мысли.

Ну почему же, там достаточно толково все объяснили.

Во-первых ошибка связана не только с мертвым временем, но и со скоростью открытия и закрытия транзисторов и диодов, с падением напряжения на транзисторах и диодах.
Т.е. все на самом деле сложнее.

Во-вторых ошибка меняет знак при переходе тока через ноль. Т.е. нужно обязательно знать знак тока.
Но знак тока можно узнать не только из измерений тока, но и по напряжению в фазе в момент сразу после закрытия транзисторов.
Правда там осцилляции скорее всего будут огромные и надо будет включить АЦП на пару мегагерц.

И есть еще вариант получения тока по модели нагрузки.
Но тогда непрерывно надо обсчитывать реакцию модели на каждом импульсе ШИМ-а в управляющем контроллере чтобы рассчитать предполагаемый знак тока.
Короче, чисто программно будет очень вычислительно затратно и неточно.

[sidy]

Бумага всё о том же, а потому всё так же бесполезна — автору заказали и продолжают оплачивать решить задачу вообще без датчиков тока, сугубо силой мысли.

Никто не заказывал - чисто из любви к познанию. Датчики тока есть в каждой фазе, но нагрузка резистивная и ток повторяет по форме напряжение - так что все должно быть нормально.

[Plain]

Проясните должную Вам нормальность — Вы собираетесь что-то познать, подключив эти чумовые резисторы непосредственно к 600-амперным транзисторам, на которые подан ШИМ-синус?

[AlexandrY]

Никто не заказывал - чисто из любви к познанию. Датчики тока есть в каждой фазе, но нагрузка резистивная и ток повторяет по форме напряжение - так что все должно быть нормально.

На кой резистивной нагрузке строгая правильная синусоида?

[sidy]

На кой резистивной нагрузке строгая правильная синусоида?

Я конечно поторопился - я отлаживаюсь на резистивной, а в общем-то да - нагрузка может быть любой.

[oleg_d]

Тут еще:
http://www.cypress.com/file/226166/download

[sidy]

Тут еще:
http://www.cypress.com/file/226166/download

Спасибо, почитаем.