Привязка по фазе к 50 Гц сети Опции

[studert]

Есть цифровой драйвер инвертора, который сейчас тактуется от кварцевого генератора 1.6 МГц. Чтобы увеличить точность измерений в устройстве, необходимо чтобы инвертор работал в фазе с питающе сетью, но тактоваться от 1.6 МГц. То есть нужно умножить сетевую частоту в 32000 раз. Поскольку раньше такие задачи не решал, не знаю в каком направлении копать. Посмотрел на доступные микросхемы ФАПЧ, они все на единицы-сотни мегагерц и не с таким большим коэффициентом умножения или я плохо искал? Насколько сложно выполнить/отладить такую схему на рассыпухе вроде ОУ и стандартной логики?

[Methane]

Есть цифровой драйвер инвертора, который сейчас тактуется от кварцевого генератора 1.6 МГц. Чтобы увеличить точность измерений в устройстве, необходимо чтобы инвертор работал в фазе с питающе сетью, но тактоваться от 1.6 МГц.

Вы что-то не так делаете. В реальных условиях, задача не решается.

[sinc_func]

Есть цифровой драйвер инвертора, который сейчас тактуется от кварцевого генератора 1.6 МГц. Чтобы увеличить точность измерений в устройстве, необходимо чтобы инвертор работал в фазе с питающе сетью, но тактоваться от 1.6 МГц. То есть нужно умножить сетевую частоту в 32000 раз. Поскольку раньше такие задачи не решал, не знаю в каком направлении копать. Посмотрел на доступные микросхемы ФАПЧ, они все на единицы-сотни мегагерц и не с таким большим коэффициентом умножения или я плохо искал? Насколько сложно выполнить/отладить такую схему на рассыпухе вроде ОУ и стандартной логики?

Просто придеться "расдраконить" вопросы устойчивости в обратных связях по хорошей книжке по PLL
Что-то можно для начала просто промоделировать, например на Simulink-е

[tyro]

Есть цифровой драйвер инвертора, который сейчас тактуется от кварцевого генератора 1.6 МГц. Чтобы увеличить точность измерений в устройстве, необходимо чтобы инвертор работал в фазе с питающе сетью, но тактоваться от 1.6 МГц. То есть нужно умножить сетевую частоту в 32000 раз.

Вы что-то не так делаете. В реальных условиях, задача не решается.

Я бы сказал по-другому: Что-то Вы не то делаете ( в обычном понимании). Что за супер прибор, какую точность и для чего?
Вы переход через ноль с какой точностью собираетесь отловить, прежде чем "множить"? Прикиньте, чему равна разница в одну угловую секунду в определении перехода через ноль в пересчете на импульсы тактового генератора .

[studert]

Да прибор ничего особенного, цифровой ШИМ контроллер, с частотой 1.6 кГц и разрядностью 10 бит. Поскольку все остальное измерительное оборудование привязано к фазе сети, то заказчик хочет избавиться от "помехи" в лице инвертора, то есть чтобы помеха была в фазе. Ну точность мне большая особо не нужна, я думаю сделать медленную обратную связь, чтобы локальные ошибки вычисления фазы хорошо усреднились, лишь бы переключения инвертора происходили в примерно одних и тех же местах сетевого периода.

[_Pasha]

Да прибор ничего особенного, цифровой ШИМ контроллер, с частотой 1.6 кГц ...чтобы помеха была в фазе.

Вам совсем не то нужно. Надо давить помехи на входе входным фильтром. Либо - если дело в сигнальных цепях - проводах, проложенных параллельно выходу привода, обеспечить нужную экранировку.

[studert]

Ну вопрос что нам нужно далеко не однозначный Заказчит далеко не профан - лет 40 уже работает с измерениями и с помехами бороться умеет, да и все остальное оборудывание синхронизуют с сетью не просто так. Одно дело рассуждать, что это не поможет и совсем другое: реализовать и убедиться, что не помогло.

[Herz]

Ну вопрос что нам нужно далеко не однозначный Заказчит далеко не профан - лет 40 уже работает с измерениями и с помехами бороться умеет, да и все остальное оборудывание синхронизуют с сетью не просто так. Одно дело рассуждать, что это не поможет и совсем другое: реализовать и убедиться, что не помогло.

Синхронизируйте на здоровье. Только не тактовую же частоту контроллера - это бессмысленно. Важно связать с фазой сети коммутацию силовых ключей.
Другими словами, не умножать надо, а делить.

[stells]

Только не тактовую же частоту контроллера - это бессмысленно. Важно связать с фазой сети коммутацию силовых ключей.

алгоритм короче

[xemul]

Измерёметры заказчика, по-видимому, производят измерение за некоторое число целых периодов сети.
Вы можете попытаться привязать частоту инвертора к частоте сети (какой-нить программный PLL примерно на 32 периода ШИМ - если правильно понял, 1.6 кГц ~= 1.6 МГц/1024, и ШИМ практически аппаратный), но такая привязка неизбежно даст некоторую погрешность в сигнале ШИМ от нестабильности частоты сети.
Играться с частотой ШИМ Вы сможете только за счёт уменьшения его разрядности, н-р, подстраивая порог счётчика ШИМ так, чтобы уложить в период сети целое число периодов ШИМ. Возможно ли и приемлемо ли такое решение в Вашем контроллере, думать Вам.

[studert]

В контроллере не совсем ШИМ, там фазовая модуляция и искажать сигнал (2 меандра со сдвигом фаз) нежелательно, да и частоту можно менять лишь в узких пределах. Если не получится получить 1.6 МГц, буду пробовать переписать программу контроллера, чтобы обойтись 1.6 кГц.

[shf_05]

попробуйте подгонять частоту Вашего ШИМ путем изменения величины счетчика ШИМ + делать "жесткую подстройку" фазы, если резко что-то изменилось.
я как то нечто похожее делал - контроллер вкл., по 1-му(или 10-му как захочется) перепаду из +в- напряжения сети "запускает" таймеры.
в следующий перепад идет анализ- не слишком ли сильно отличается частота перепадов от 50Гц, например допустимо 10%, если все ок, то частота подстраивается под эти перепады, также, т.к. частота таймеров все равно уползает от сети- суммируется фазовая ошибка, изменяется частота (ФАПЧ), кроме того каждый период, если фаза ушла более, чем например на 1градус, фаза обнуляется с переападом из + в -. и постоянно проверяется наличие помехи- если фаза за период "захотела" резко измениться, те перепад произошел не вовремя- один два(если надо более) периода частота и фаза держится согласно "старой настройке", далее снова пытается поймать ноль фазы, если ноль не удается поймать тк слишком часто идут помехи, контроллер жалобно пикает- "не могу синхронизироваться". фаза(частота) сети в неаварийном режиме не может резко измениться, так что можно задавать изначально "широкие ворота", а потом их сужать.
работало так- ошибка фазы не более 0,5эл.град., ловил синхронизацию при ч-те от 60 до 40Гц, (можно задавать программно), даже при весьма "частых" вводимых помехах в сеть (ложные срабатывания компаратора из + в - были не очень часто) устойчиво работал.
поставьте полосовые фильтры (на 50Гц) на входе компаратора, учтите их фазовый сдвиг в программе.
и не надо синхронизировать тактовую контроллера с сетью.

[ZVA]

.......Посмотрел на доступные микросхемы ФАПЧ, они все на единицы-сотни мегагерц и не с таким большим коэффициентом умножения или я плохо искал? Насколько сложно выполнить/отладить такую схему на рассыпухе вроде ОУ и стандартной логики?

Делал подобную задачу. см. фрагмент схемы на рис. ниже. Стандартная схема PLL - 25,6кГц частота семплирования АЦП и период ШИМа инвертора, 13 МГц тактирование ШИМа, 50 Гц периодичность измерений и управления. На Ваши частоты ставте свои делители.


Сообщение отредактировал ZVA - Apr 23 2011, 21:39

[Microwatt]

А нет тут эмбеддерской путаницы меж привязкой к фазе с бессмысленной точностью и простой синхронизацией для устранения биений?

[jam]

Есть цифровой драйвер инвертора, который сейчас тактуется от кварцевого генератора 1.6 МГц. Чтобы увеличить точность измерений в устройстве, необходимо чтобы инвертор работал в фазе с питающе сетью, но тактоваться от 1.6 МГц. То есть нужно умножить сетевую частоту в 32000 раз. Поскольку раньше такие задачи не решал, не знаю в каком направлении копать. Посмотрел на доступные микросхемы ФАПЧ, они все на единицы-сотни мегагерц и не с таким большим коэффициентом умножения или я плохо искал? Насколько сложно выполнить/отладить такую схему на рассыпухе вроде ОУ и стандартной логики?

Сталкивался с подобной задачей.
Первый раз решал при помощи ФАПЧ - оказалось что схема очень долго входит в синхронизм (что вобщем и ожидалось) и при помехах по сети из него выходит. Пришлось вовлекать в этот процесс контроллер и делать отдельный фильтр на 50 Гц.
Второй раз фильтр оставил, но от ФАПЧ отказался, сделав запуск измерительной части программы от сигнала компаратора плюс программные ворота от таймера, когда он может прийти.
С делителями засада в том, что они накапливают ошибку во время счёта.
Если буду в следующий раз делать, то есть идея применить имеющийся в микроконтроллере АЦП вместо компаратора.

[Microwatt]

ну. а компаратор перехода сети через ноль не проще?

[jam]

ну. а компаратор перехода сети через ноль не проще?

Это смотря какие у Вас помехи и где они находятся - они могут находится как раз при переходе через ноль.
Компаратор перехода через ноль совсем не такая тривиальная вещь, даже с предварительной фильтрацией фронт дрожит на 1мкс.

[Voblin]

Не совсем понятно что у вас за устройство, но если там есть микропроцессор, то завести сигнал перехода фазы через ноль (реализуется с помощью делителя и компоратора) на МП и синхронизовать свою работу с ним. Частота напряжения в сети может гулять, так что ваши 1,6 МГц тоже тогда будут гулять, и не скажется ли это на точности измерений.

[studert]

Спасибо всем, решил собирать генератор на 74HС4046, а там будет видно что из этого получится. Пока не сделал макет попробую теорию почитать. Собственно устройство - это источник питания накала клистрона, его рабочий импульс привязан к фазе сети все измерения СВЧ тоже. Пока непонятен вопрос влияния переменного магнитного поля от катода на СВЧ, поэтому хотят сделать привязку источника питания к фазе сети, чтобы фаза источника была постоянна для рабочего импульса и не вносила помеху в измерения по СВЧ.

[domowoj]

Спасибо всем, решил собирать генератор на 74HС4046, а там будет видно что из этого получится. Пока не сделал макет попробую теорию почитать. Собственно устройство - это источник питания накала клистрона, его рабочий импульс привязан к фазе сети все измерения СВЧ тоже. Пока непонятен вопрос влияния переменного магнитного поля от катода на СВЧ, поэтому хотят сделать привязку источника питания к фазе сети, чтобы фаза источника была постоянна для рабочего импульса и не вносила помеху в измерения по СВЧ.

А что постоянкой запитать накал нельзя?

[khach]

Делали такое. На кварцевый резонатор микроконтроллера навешивали два варикапа вместо конденсаторов. И на них напряжение от ЦАПа процессора заводили. Когда-то был ШИМ контроллер, но последних реализациях- ЦАП. Петля фапч- полностью цифровая, на таймерах процессора, на каждый период дает цифровую разность фаз рассоглосования, ПИД контроллер для ускорения входа в захват, фильтры цифровые. Опасайтесь безперебойников- в момент перехода на безперебойник такая цепь способна устроить фейерверк- ограничивайте скорость перестройки при резком скачке фазы.

[studert]

А что постоянкой запитать накал нельзя?

По ТЗ после трансформатора не должно быть никаких емкостей и диодов.

[Voblin]

Делали такое. На кварцевый резонатор микроконтроллера навешивали два варикапа вместо конденсаторов. И на них напряжение от ЦАПа процессора заводили. Когда-то был ШИМ контроллер, но последних реализациях- ЦАП. Петля фапч- полностью цифровая, на таймерах процессора, на каждый период дает цифровую разность фаз рассоглосования, ПИД контроллер для ускорения входа в захват, фильтры цифровые. Опасайтесь безперебойников- в момент перехода на безперебойник такая цепь способна устроить фейерверк- ограничивайте скорость перестройки при резком скачке фазы.

Идея интересная только вариакапами можно изменить частоту кварца на доли процента, а в сети нестабмльность частоты измеряется процентами и то это разрешённая нормативными документами, реально думаю ещё больше.

[khach]

Идея интересная только вариакапами можно изменить частоту кварца на доли процента, а в сети нестабмльность частоты измеряется процентами и то это разрешённая нормативными документами, реально думаю ещё больше.

Более правильное решение- использовать фабричный генератор VCXO - Кварцевый генератор с перестройкой напряжением. Для него хотя бы известны коэффициенты перестройки от напряжения и границы перестройки по частоте. С другой стороны, при большом уходе частоты всегда можно подстроится таймером процессора. Единственное существенное неудобство- коммуникация такого контроллера с компом на стандартных частотах. Приходилось ставить отдельный мелкий проц со стандартным кварцем для связи с компом, а фапчеванный микроконтроллер вязать с ним по последовательной шине типа SPI (иногда там же делали и гальваноразвязку).

[Tano]

По ТЗ после трансформатора не должно быть никаких емкостей и диодов.

А если от аккумулятора со стабилизатором (LDO).

[=L.A.=]

Да прибор ничего особенного, цифровой ШИМ контроллер, с частотой 1.6 кГц и разрядностью 10 бит. Поскольку все остальное измерительное оборудование привязано к фазе сети, то заказчик хочет избавиться от "помехи" в лице инвертора, то есть чтобы помеха была в фазе.

Для привязки к частоте сети используют сигнал Zero Cross, который у вас уже есть, если другие измерители его используют.
По приходу этого сигнала обнуляют счетчики, таймеры или запускают тактовый генератор с нужной фазой или еще что то. Вот так и синхронизируют.

[_Pasha]

Для привязки к частоте сети используют сигнал Zero Cross

Syoma когда-то описывал некий девайс(ключевых слов не помню, ссылку дать не могу) - там фазное напряжение с делителя проходит через ФНЧ 60Гц, а оттуда уж зерокросс делается, с учетом групповой задержки фильтра, ессно. Очень симпатичное решение имхо.