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【竞赛分享】大赛E题“变流器负载试验中的能量回馈装置”
阅读: 2700 |  回复: 38 楼层直达

2018/07/28 16:37:08
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姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
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连长

QQ截图20160321155901  玩大发了! 英飞凌最新无人机套件LARIX免费试用 招募中

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    今天和大家分享一下我第一次参加电赛的经历和经验,至今为止我学电源正好一年整,在这一年里我做过很多往年的电赛电源题,但是没有真正的参加过电赛,这次参加完电赛,我才真正的懂得了结果不管怎么样,最重要的是参与比赛这几天的过程,说实话这次比赛我从中收获了很多,也吃了不少苦(四天四夜基本上没合眼)。

    活不多说,直接分享一下我在这次比赛中怎么去理解这个E题、遇到了什么问题、怎么解决的、学会了什么、最重要的就是我们写的程序 设计的电路以及PCB等 我都会一一分享出来供像我一样的初学者参考和学习的。


标签 经历分享

电源网-璐璐在2018-09-18打赏该贴 +5 电源币 打赏理由:

2018/07/28 18:37:45
2
XHH9062
电源币:1458 | 积分:21 主题帖:10 | 回复帖:423
LV7
旅长
期待分享,坐等更新
2018/07/30 09:07:10
3
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:77 主题帖:203 | 回复帖:1424
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司令
期待期待
2018/08/01 11:18:16
4
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

今天继续更新!!!

先分析一下题目:题目总体要就就是 先逆变(DC-AC),然后再整流,接着就是BOOST(PFC)升压,最后再将输出并回输入。

把整个的看成每一个模块感觉很简单,但是将每一个模块整合到一起的时候错误百出,就比如逆变如果用硬件的话很好实现,但是第二问牵扯到步进调频,硬件实现起来比较困难,所以就想着用软件去控制即用软件产生一路PWM纹波和一路SPWM纹波,就是从逆变的基本原理出发的(这个会在后面的帖子中详细说明)。整流的话比较简单直接自己做一个整流桥就好了,在这里需要注意的是 最好不要用现成的整流桥(集成的芯片),因为那个整流桥一般都是设定好的50HZ,如果不是50HZ出来的馒头波就会出现畸变。再就是后面的升压如果不升压的话 由于前面DC-AC部分产生的有效值已经小于输入电压值,所以在这里需要升压,将电压抬高超过电源电压 才能并回去(这个在后面也会详细说明的)。

2018/08/01 12:10:02
5
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

1、SPWM调制;

     正弦脉宽调制( Sine Pulse Width Modulation ,英文简称SPWM)也是一种调制方式,其基本内容为:1.基波:一般为低频率(相对于载波)的正弦波,如逆变电源中的50/60/400Hz正弦波信号, D类功放中20-20kHz的音频信号等。2.载波:一般为高频率(相对于基波)的线性三角波或锯齿波。3.载波比:载波频率和基波频率的比值我们成为载波比。4.LC滤波:主要是通过LC的滤波作用把一系列按正弦规律变化的脉冲还原成正弦波。5.调制度M:在SPWM调制里, 调制度等于基准正弦波(调制波)幅值和载波幅值的比值。 M<1时直流母线的利用率低;M=1时,能输出最大不失真调制波; M>1时,输出调制波产生削顶和大量的谐波。

     如50HZ的正弦波,我们把它看成是有许许多多的呈阶梯状的直流信号组成的,这样我们就可以用许许多多的宽窄不等的脉冲来等效这个正弦波了,从而实现了功率管工作在开关状态。如果在一个正弦波周期内的脉冲个数比较多,就能精度比较高地通过LC滤波还原成正弦波,这就是SPWM调制的基本原理。

SPWM调制的实现方式:模拟实现方式:在模拟电路里,我们常常用调制基波(正弦波)和载波(三角波或锯齿波)的幅值来做比较,幅值高时就输出高电平或低电平产生SPWM调制波。单极性调制:其基本原理如下图所示:

 具体的实现方法就是把基波和载波分别输入到比较器的正负端,如下如所示 :

单极性SPWM在全桥电路中的驱动时序:

全桥的基本变换电路为:

一种误区:如果Q1-Q4的驱动时序如下图,我们可以分析出,当正弦波正半波时Q1,Q3按正弦规律导通,负半波时Q2,Q4按正弦规律导通.最终A, B两节点之间的波形如下图的UAB;经过LC滤波后的输出波形如下图的Uo所示为正弦波。可是实际我们搭电路出来一试呢,发现空载时Uo为50Hz方波,带载到一定程度才是正弦波,为什么呢?怎么改进呢?

2018/08/01 19:53:39
6
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长
空载时,在Q1的第一个脉冲导通后,母线电压通过L给C充电,此时C充上的电压并不高, Q1的第一个脉冲过后, 4个功率管中只有Q3导通,所以C上的电压得以保持到Q2的第二个脉冲的到来,这样C上的电压又在第二个脉冲充得更高,这样要不了几个脉冲, C上的电压就充到母线电压了,因而空载就输出方波了。要解决这个问题,只需要在Q1截止时让Q2导通,这样C在上一个脉冲储存的能量会有一部分返回到电感L,这样电感的电流才不会断续, Uo就空载也输出正弦波了

下面是典型的单极性调制正确的驱动时序:

从上面的驱动时序可以看出典型的单极性调制有如下特点:高频臂Q1,Q2两个功率管工作在高频状态,低频臂Q3,Q4两个功率管工作在低频状态,只有一半的功率管有开关损耗,和其他4个功率管都工作在高频状态的调制方式相比,总的开关损耗只有一半。由此可以知道,高频臂Q1,Q2两个功率管工作在高频状态,损耗比低频臂Q3,Q4两个功率管工作在低频状态要高,因而发热比较大,寿命要短。于是人们提出了一种改进型的单极性调制,其原理是让每个功率管都轮流半个基波周期工作在高频状态,半个周期工作在低频状态,其时序如下图:

从上面得时序图可以看出,上面的4个功率管都是半个基波周期工作在高频状态,半个基波周期工作在低频状态,一直轮流工作了,这样4个功率管基本上做到了损耗均等,寿命均等。另外说明一点的是,如果全桥电路是用自举驱动的话,上面时序图中的Q1,Q4改为放在两个桥臂的下管比较好,为什么呢,因为导通时间比较长,有利于自举电容的充电,可以减小自举电容。可以说,上面典型的单极性调制和改进的单极性调制涵盖了市面上绝大多数的单相正弦波逆变器。

2018/08/02 10:36:24
7
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

2、下面是我们用软件写的SPWM文波(我纠正一下 我之前说的一路SPWM文波,一路PWM文波是我们最开始的方案。最后的方案是用两路SPWM文波)

两路相位相反无死区的SPWM文波,之所以无死区下面会说明的,接着展示一下其中一路的SPWM文波 它是什么样的:

这是其中一路的SPWM文波占空比是先变大再变小 一点一点逐渐变化的。

软件部分的程序不仅实现了这一个产生SPWM文波的作用,还有一个最重要的作用就是能够实现采样反馈 使逆变产生的正弦波在带载不同的情况下能够稳住正弦波的幅值。

有需要程序的在下面留言即可,我看到后会及时发送的!!!

2018/08/03 09:48:27
8
爱问的孩子
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵

三个问题:

1、如何实现步长为1HZ,20HZ~100HZ的频率调制。

2、如何知道能量多余需要反馈。

3、如何设计实现输入能耗最小。

2018/08/03 19:28:08
9
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

1、步进是由软件程序实现的,程序内部有设置上下限(20HZ-100HZ)。

2、这个不是说能量回收,而是类似于形成了一个环,你可以做一个BOOST(TL494控制的)虽然它是升压 但是也可以并回去,比较神奇,你可以体验体验。需要注意的是你需要在供电电源后面加一个二极管,输出并回去的时候也加一个二极管。

3、这个能量损耗最小实质上就是减少后面所有部分的损耗,可以把后面看成一个电阻,后面元件损耗少了,能量就降下来了。还有一部分和PFC有关。我们比赛测试的时候达到4.3W.

2018/08/09 16:53:58
13
jimmie_lin
电源币:6 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵

楼主可以发一下程序学习吗,邮箱274482315@qq.com 多谢

2018/08/11 13:49:15
14
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

程序已发送,注意查收。

2018/09/11 07:55:17
30
老肖123
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
578924628@qq.com,谢谢楼主
2018/08/12 12:49:17
17
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

今天接着更新,有很多电源网的朋友问我关于电路和程序的问题,我会尽快更新分享出来的。

其实电路比较简单,就是运用了IR2104s的特性。

IR2104STRPBF中文资料.pdf 

这是IR2104s的芯片手册 

在这里说明一下 主要运用了IR2104的两个特性:

1、输入一路PWM 它可以输出两路带有一定死区的两路相反的PWM。

2、利用产生的两路相反的PWM可以驱动两个MOS管 正好就是桥的上下部分

下面是一路SPWM输入经过IR2104s产生的两路自带死区的相反SPWM

经过一个全桥之后产生如下波形:

这时候就产生了过零点的两个相反SPWM,可以看出占空比是先增大再减小的。

经过一个LCL滤波就可以产生非常正的正弦波了:

这个题的第一问算是完成了,对于第二问,直接在程序中改变SPWM的频率就行了,然后通过按键控制,比较简单,第二问也算上完成了,至于第三四问我会继续更新的。

有哪位网友对这个帖子感兴趣的,需要程序的,在帖子后面留下邮箱即可,看到后我会及时发给你的。

2018/08/13 09:11:19
18
yuandian96
电源币:2 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
3223216399@qq.com  谢谢
2018/09/15 17:28:08
31
stm32fx
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵

楼主可以发我一份报告和程序吗?我想学习下后端回馈装置怎么做的,我的邮箱:457633807@qq.com,非常感谢!

2018/09/17 20:28:26
32
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

前几天比较忙所以没有及时更新,有很多朋友问我这个题的后两问,今天我就分享出来供大家参考

先上图:

这个就是用TL494做的一个BOOST恒流,通过一个自锁开关可以进行1A和2A电流的切换。

最重要的一点是这个BOOST的地和前面整流桥之后不共地。

还有一点BOOST的输出需要加一个二极管然后并到输出。

2018/09/17 20:53:46
33
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长

这是我们做的实物,在BBC电容后面加了一个霍尔元件,主要作用是为了检测电压的,然后通过OP07运放放大作为反馈电压输送给STM32进行检测,最后形成反馈进行对电压的调制,使其稳定下来。

这次帖子差不多更新完了,如果大家有什么觉得不足之处,可以提出来,这个仅供参考!

2018/09/18 09:30:27
34
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:77 主题帖:203 | 回复帖:1424
LV10
司令
加油~
2018/09/21 08:51:57
36
hunyuanqi
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:11
LV3
排长

BOOST的地不接整流桥的地,怎么形成电路环路。

那整流桥的地接到哪里?

2018/09/22 14:03:01
37
9ABC
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主,能发一下电路图,和论文吗? 1098161656@qq.com
2018/08/14 16:39:32
25
pinetone
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主可以发程序吗?757209079@qq.com
2018/09/18 14:29:03
35
emmm_12
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
pfc部分可以讲一下怎么做的吗?
2018/08/07 18:29:52
10
孙宇233
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主用的什么型号的控制器,可以顺带把程序流程图也分享给我吗?
2018/08/07 18:42:16
11
孙宇233
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
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士兵
楼主快更新哈,等着学习呢^_^
2018/08/07 22:42:39
12
开源节流
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:6
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班长
楼主能分享一下电路和程序吗谢谢 1838294749@qq.com
2018/08/11 13:54:17
15
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长
已发送,请注意查收
2018/08/15 16:40:18
28
为电茷笙
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主可以把电路和程序抄送一份吗,暑假没事做做,邮箱是1197394145@qq.com
2018/08/11 20:56:10
16
如颖随行
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LV1
士兵
楼主,能看下你整个电路和写的论文吗?刚升学,老师让我们先学习一下。851123783@qq.com。谢谢你呢!
2018/08/13 12:02:03
19
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长
论文已经发给你了
2018/08/14 11:50:24
24
如颖随行
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
收到,谢谢楼主!!!
2018/08/14 19:12:59
26
kettythorn
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
麻烦楼主分享一下程序!44650038@qq.com
2018/10/08 15:31:20
38
掠影12001
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LV1
士兵
楼主,能不能发一份论文给我, 谢谢。1332402810@qq.com
2018/08/13 19:02:37
20
孙宇233
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主,想看看你们比赛用到的程序 649081184@qq.com 谢谢楼主
2018/08/13 19:49:38
21
姑娘你真瞎
电源币:15 | 积分:3 主题帖:10 | 回复帖:19
LV4
连长
已发送请注意查收!
2018/08/14 07:30:36
22
孙宇233
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
收到了,谢谢楼主
2018/08/14 09:22:19
23
hunyuanqi
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:11
LV3
排长
楼主直接把程序和电路图打包发上来吧。
2018/08/14 19:48:28
27
XMU_电源1
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
备战明年国赛正在做这题,请问楼主可否发一份电路和代码 1807946446@qq.com
2018/09/10 10:54:26
29
刘纳尔多
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主 能不能给发一份论文学习下,邮箱是1825032131@qq.com, 谢谢
2018/10/12 18:54:26
39
PAIIIII
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
楼主可以看下论文设计和程序电路图吗,409608819@qq.com 多谢了
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