Spisu treści:

Inwerter sieciowy: 10 kroków (ze zdjęciami)
Inwerter sieciowy: 10 kroków (ze zdjęciami)

Wideo: Inwerter sieciowy: 10 kroków (ze zdjęciami)

Wideo: Inwerter sieciowy: 10 kroków (ze zdjęciami)
Wideo: Który falownik wybrać? Jaki uklad paneli fotowoltaicznych dla mojego domu 2024, Lipiec
Anonim
Image
Image
Inwerter sieciowy
Inwerter sieciowy
Inwerter sieciowy
Inwerter sieciowy

To mięsisty projekt, więc zapnij pasy!

Inwertery sieciowe umożliwiają podłączenie zasilania do gniazdka sieciowego, co jest niesamowitą umiejętnością. Uważam, że energoelektronika i systemy sterowania zaangażowane w ich projektowanie są interesujące, więc zbudowałem własne. Ten raport dzieli się tym, czego się nauczyłem i dokumentuje, jak robiłem rzeczy. Byłbym zainteresowany wszelkimi komentarzami, które miałeś (poza tymi o tym, żeby nie grzebać w sieci elektrycznej).

Wszystkie koncepcje są skalowalne, ale ta konfiguracja miała maksymalną moc wyjściową 40 watów, zanim cewki indukcyjne filtrów zaczęły się nasycać. Prąd wyjściowy był sinusoidalny z THD < 5%.

Zobacz oprogramowanie na moim GitHubie

Kieszonkowe dzieci

  • Użyłem płytki rozwojowej STM32F407. Działa z częstotliwością 168 MHz i ma 3 wbudowane przetworniki ADC o rozdzielczości 12-bitowej przy ponad 2,4 MSPS (milion próbek na sekundę) każdy. To jest szalone!
  • Użyłem płytki rozwojowej DRV8301. Mieści on mostek H 60v wraz z niezbędnymi sterownikami bramek, bocznikami prądowymi i wzmacniaczami bocznikowymi. Super miły!
  • Użyłem transformatora toroidalnego 230-25v z 2 odczepami wyjściowymi. Oznaczało to, że nie musiałem bezpośrednio wytwarzać napięcia sieciowego, ale zamiast tego mogłem pracować z napięciami szczytowymi wynoszącymi 40 woltów. Bezpieczniejsze!
  • Połączyłem ładunek cewek indukcyjnych i kondensatorów, aby uzyskać wartości L i C, które chciałem dla filtra.
  • Oscyloskop i sonda różnicowa są kluczowe dla takiego projektu. Mam pikoskop

Krok 1: Co to jest zasilanie sieciowe?

Co to jest zasilanie sieciowe?
Co to jest zasilanie sieciowe?
Co to jest zasilanie sieciowe?
Co to jest zasilanie sieciowe?

To, co otrzymujesz w gniazdku elektrycznym (w Wielkiej Brytanii), to sinusoidalny sygnał o częstotliwości 50 Hz i napięciu 230 V RMS o bardzo niskiej impedancji. Kilka rzeczy do powiedzenia na ten temat:

50Hz - Częstotliwość sieci jest bardzo precyzyjnie utrzymywana na poziomie 50Hz. Różni się nieznacznie, ale w 90% przypadków wynosi od 49,9 do 50,1 Hz. Spójrz tutaj. Możesz sobie wyobrazić, że wszystkie ogromne generatory w elektrowniach w całym kraju obracają się zgodnie. Obracają się synchronicznie, wytwarzając dla nas sygnał sinusoidalny 50Hz. Ich połączona ogromna bezwładność obrotowa wymaga czasu, aby spowolnić lub przyspieszyć.

Teoretycznie, jeśli do sieci zostanie podłączony OGROMNY ładunek, zacznie spowalniać krajowe generatory. Jednak w odpowiedzi faceci z biura kontrolnego National Grid zażądali, aby elektrownie rozgrzały swoje kotły, podkręciły ciepło i zmusiły te generatory do trudniejszego nadążania za popytem. Tak więc podaż i popyt są ze sobą w ciągłym tańcu.

Jeszcze jedna rzecz do powiedzenia o sygnale 50Hz. Chociaż waha się bardzo nieznacznie w okolicach 50 Hz, chłopaki na górze upewniają się, że średnia częstotliwość w ciągu dnia wynosi dokładnie 50 Hz. Jeśli więc siatka ma częstotliwość 49,95 Hz przez 10 minut, zapewnią, że będzie działała później z częstotliwością 50,05 Hz, aby doprowadzić dokładną liczbę cykli do 50 Hz x 60 sekund x 60 minut x 24 godziny = 4, 320 000 dziennie. Robią to właśnie za pomocą międzynarodowego czasu atomowego. Urządzenia domowe, biurowe i przemysłowe mogą zatem wykorzystywać częstotliwość sieci, aby zachować czas. Zwykle robi się to na przykład w przypadku mechanicznych zegarów gniazdowych.

230v - Jest to napięcie RMS (średnia kwadratowa) sygnału 50Hz. Rzeczywisty sygnał waha się do szczytu 325 V. Jest to ważne, ponieważ jeśli budujesz falownik, musisz wytwarzać tak wysokie napięcia, jeśli chcesz, aby jakikolwiek prąd płynął do wtyczek.

W rzeczywistości napięcia widoczne na wtyczce w twoim domu są dość zmienne. Wynika to ze spadku napięcia na rezystancji w przewodach, złączach, bezpiecznikach, transformatorach itp. Wszędzie jest opór. Jeśli włączysz elektryczny prysznic o mocy 11 kilowatów (czyli ~50 amperów), to nawet 0,2 oma oporu spadnie o 10 woltów. Możesz to zobaczyć jako lekkie przyciemnienie świateł. Duże silniki, takie jak te w odkurzaczach, pobierają ogromne prądy, podczas gdy silnik rozpędza się. Dlatego często widzisz delikatne migotanie świateł po ich włączeniu.

Chodzi mi o to, że napięcie sieciowe jest znacznie bardziej zmienne. Tutaj w Wielkiej Brytanii ma to być 230 V z tolerancją +10%/-6%. Możesz spodziewać się nagłych zmian i fluktuacji, gdy duże obciążenia w pobliżu włączają się/wyłączają. Pomyśl o suszarkach bębnowych, czajnikach, piekarnikach, odkurzaczach itp.

Sinusoidalny - sygnał powinien być ładną, czystą falą sinusoidalną, ale w rzeczywistości niektóre urządzenia nieliniowe pobierają swoją moc z pewnych punktów cyklu fali sinusoidalnej. Wprowadza to zniekształcenia i dlatego sygnał nie jest idealną sinusoidą. Obciążenia nieliniowe zazwyczaj obejmują zasilacze komputerowe, lampy fluorescencyjne, ładowarki, telewizory itp.

Całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD) określa to ilościowo w przebiegu. Istnieją przepisy określające, jak czyste musi być wyjście falownika. Jeśli nie jest w stanie wytworzyć wystarczająco czystego sygnału, nie zostanie dopuszczony do sprzedaży. Jest to ważne, ponieważ zawartość harmonicznych w sieci zmniejsza sprawność niektórych podłączonych do niej urządzeń (zwłaszcza harmonicznych nieparzystych). Uważam, że maksymalne dopuszczalne THD to 8%

Niska impedancja - przy rozważaniu falownika sieciowego należy wziąć to pod uwagę. Do sieci podłączone są różnego rodzaju obciążenia, w tym obciążenia indukcyjne, rezystancyjne i czasami pojemnościowe. Więc impedancja jest nieznana i zmienna. Rezystancja jest bardzo mała, co oznacza, że jeśli podłączysz obciążenie o dużym natężeniu, napięcie w ogóle nie spadnie.

Krok 2: Jak wepchnąć moc do sieci

Jak wepchnąć moc do sieci?
Jak wepchnąć moc do sieci?

Aby wepchnąć energię do sieci, musimy zsyntetyzować sygnał, który dokładnie pasuje do częstotliwości i fazy sieci, ale z nieco wyższym napięciem.

Ze względu na niską rezystancję sieci trudno jest dokładnie określić, o ile wyższe należy uzyskać to napięcie. A ponieważ napięcie RMS się zmienia, musimy upewnić się, że zmienia się wraz z nim. Samo wytwarzanie stałego sygnału napięciowego 50 Hz, nieco wyższego niż napięcie sieciowe, nie zadziała!

PI Sterowanie prądem wyjściowym

Potrzebujemy pętli kontrolnej, w której mierzymy chwilowy prąd, który wpychamy do sieci i automatycznie dostosowujemy nasze napięcie wyjściowe, aby napędzać pożądany prąd. To skutecznie przekształci nasze wyjście w źródło prądowe (zamiast źródła napięciowego), które jest bardziej odpowiednie do napędzania niskich impedancji. Możemy to osiągnąć, stosując pętlę sterowania PI (proporcjonalno-całkującą):

Pętle sterowania PI są fantastyczne! Składają się z 3 części:

  • Zmierzona wartość - Prąd, który wkładamy do sieci
  • Wartość zadana - Prąd, który chcemy wtłaczać do sieci
  • Wyjście - napięcie sygnału do wygenerowania

Za każdym razem, gdy wywołujemy algorytm PID, przekazujemy najnowszy pomiar prądu i żądaną wartość zadaną. Zwróci dowolną liczbę (proporcjonalną do generowanego napięcia wyjściowego).

Nasz algorytm regulacji PID pozwala nam wybrać prąd wyjściowy, jaki chcemy w danym momencie. Aby wytworzyć sinusoidalny prąd wyjściowy 50 Hz, musimy stale zmieniać żądany prąd w sposób sinusoidalny.

Algorytm PID jest wywoływany co 100us (co odpowiada 200 razy na cykl 50Hz). Za każdym razem, gdy jest wywoływana, jest w stanie dokonać bezpośredniej regulacji napięcia wyjściowego, a tym samym pośrednio dostosować prąd wyjściowy. W rezultacie wytwarzamy schodkowy prąd wyjściowy podobny do pokazanego na rysunku, z każdym krokiem występującym co 100us. To zapewnia wystarczającą rozdzielczość.

Sterowanie wyprzedzające

Możemy znacznie zmniejszyć obciążenie kontrolera PI, dodając również kontroler ze sprzężeniem do przodu. To jest łatwe! Znamy przybliżone napięcie wyjściowe, które będziemy musieli wygenerować (tak samo jak chwilowe napięcie sieciowe). Następnie można pozostawić kontroler PI, aby dodać niewielkie dodatkowe napięcie potrzebne do wysterowania prądu wyjściowego.

Sam sterownik ze sprzężeniem do przodu dopasowuje napięcie wyjściowe falownika do napięcia sieci. Żaden prąd nie powinien płynąć, jeśli dobrze się dopasujemy. Sterowanie wyprzedzające wykonuje zatem 99% sterowania wyjściowego.

Ze względu na niską rezystancję sieci każda różnica w naszym napięciu wyjściowym FF i napięciu sieci spowodowałaby duży prąd. Dlatego dodałem rezystancję bufora 1ohm między falownikiem a siecią. To wprowadza straty, ale w wielkim schemacie są one dość małe.

Krok 3: Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM

Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM
Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM
Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM
Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM
Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM
Wytwarzanie napięcia wyjściowego za pomocą PWM

Chociaż pośrednio kontrolujemy prąd wyjściowy, jest to napięcie wyjściowe, które generujemy w danym momencie. Używamy PWM (modulacji szerokości impulsu) do wytworzenia naszego napięcia wyjściowego. Sygnały PWM mogą być łatwo wytwarzane przez mikrokontrolery i mogą być wzmacniane za pomocą mostka H. Są to proste przebiegi charakteryzujące się 2 parametrami, częstotliwością F i współczynnikiem wypełnienia D.

Przebieg PWM przełącza się między 2 napięciami, w naszym przypadku 0V i Vsupply

  • Przy D = 1.0 przebieg PWM jest po prostu DC przy Vsupply
  • Przy D = 0,5 otrzymujemy falę prostokątną o średnim napięciu 0,5 x Vsupply (tj. D x Vsupply)
  • Przy D = 0,1 otrzymujemy przebieg impulsowy o średnim okresie 0,1 x Vsupply
  • Przy D = 0,0 wyjście jest linią płaską (DC przy 0 V)

Kluczowe jest średnie napięcie. Dzięki filtrowi dolnoprzepustowemu możemy usunąć wszystko oprócz składowej średniej DC. Tak więc, zmieniając cykl pracy PWM D, jesteśmy w stanie uzyskać dowolne pożądane napięcie DC. Słodki!

Korzystanie z mostka H

Mostek H składa się z 4 elementów przełączających. Mogą to być BJT, MOSFET lub IGBT. Aby wytworzyć pierwszą połowę (0 - 180 stopni) przebiegu sinusoidalnego, ustawiamy fazę B na niską, wyłączając Q3 i włączając Q4 (tj. stosując PWM z D = 0). Następnie wykonujemy nasze PWMing na fazie A. W drugiej połowie, gdzie VAB jest ujemne, ustawiamy fazę A na niskim poziomie i stosujemy nasz PWM do fazy B. Jest to znane jako przełączanie bipolarne.

MOSFETy w mostku H muszą być sterowane przez sterownik bramki. To temat osobny, ale prosty chip może sobie z tym poradzić. Płyta deweloperska DRV8301 wygodnie mieści mostek H, sterowniki bramek i boczniki prądowe, dzięki czemu ten projekt jest o wiele łatwiejszy.

Krok 4: Pomiar prądu

Pomiar prądu
Pomiar prądu
Pomiar prądu
Pomiar prądu
Pomiar prądu
Pomiar prądu

Każda noga mostka H ma rezystor bocznikowy i wzmacniacz różnicowy. Nasze boczniki mają 0,01 oma, a nasze wzmacniacze są ustawione na wzmocnienie 40. Stąd 1 A wytwarza 10 mV na boczniku, który jest następnie wzmacniany do 400 mV.

Wyjścia ze wzmacniaczy bocznikowych są odczytywane przez 12-bitowe przetworniki ADC na STM32F407 działające w trybie ciągłej konwersji. Przetworniki ADC są ustawione na próbkowanie każdego bocznika przy 110KSPS, a kontroler DMA automatycznie zapisuje konwersje do 11-słowego bufora kołowego w pamięci RAM. Gdy potrzebny jest bieżący pomiar, wywołujemy funkcję, która zwraca medianę tego 11-słowego bufora.

Ponieważ żądamy bieżących pomiarów w każdej iteracji PID (przy 10 KHz), ale wypełniamy nasze 11-słowne bufory ADC z częstotliwością 110 KHz, powinniśmy otrzymywać całkowicie świeże dane w każdej iteracji PID. Powodem używania filtra medianowego jest to, że przełączanie PWM może wprowadzać skoki do miksu, a filtry medianowe bardzo skutecznie eliminują fałszywe próbki ADC.

Ważny punkt do poruszenia: Której odnogi mostka H używamy do bieżących pomiarów? Cóż, to zależy od tego, na której nodze obecnie PWMingujemy, a która jest po prostu utrzymywana nisko. Nisko utrzymywana noga jest tą, od której chcemy mierzyć nasz prąd, ponieważ prąd zawsze przepływa przez rezystor bocznikowy po tej stronie. Dla porównania, po stronie PWMed, gdy MOSFET o wysokiej stronie jest włączony, a strona dolna jest wyłączona, przez bocznik strony niskiej nie przepływa żaden prąd. Zmieniamy więc, na której nodze mierzymy prąd w oparciu o polaryzację wyjściową falownika. Widać to wyraźnie na zdjęciu, pokazującym wyjście jednego ze wzmacniaczy bocznikowych w pewnym okresie. Oczywiście chcemy odczytywać w trakcie płynnego fragmentu.

Aby pomóc w debugowaniu naszych bieżących odczytów. Skonfigurowałem konwerter cyfrowo-analogowy na STM32F407. Napisałem bieżące odczyty, które otrzymywałem, i ograniczyłem dane wyjściowe. Widać to na końcowym obrazku, niebieski to napięcie na rezystorze bufora wyjściowego (tj. prąd wyjściowy/1.1ohm), a czerwony sygnał to nasze wyjście DAC.

Krok 5: Filtrowanie danych wyjściowych

Filtrowanie danych wyjściowych
Filtrowanie danych wyjściowych
Filtrowanie danych wyjściowych
Filtrowanie danych wyjściowych

Filtr wyjściowy jest kluczową częścią projektu. Potrzebujemy od niego tych cech:

  1. Zablokuj wszystkie przełączanie wysokiej częstotliwości, ale przekaż sygnał 50 Hz
  2. Niskie straty
  3. Nie rezonować!
  4. Aby poradzić sobie z występującymi prądami i napięciami

Transformata Fouriera sygnału PWM o częstotliwości F, cykl pracy D, pomiędzy 0 - V woltów zasilania, to: (D x Vsupply) + fale sinusoidalne przy częstotliwości podstawowej F, a następnie harmoniczne

To jest genialne! Oznacza to, że przepuszczamy nasz sygnał PWM przez filtr dolnoprzepustowy, który blokuje podstawową PWM i wszystko powyżej. Pozostał nam tylko termin napięcia stałego. Zmieniając cykl pracy, możemy łatwo wytworzyć dowolne napięcie w zakresie od 0 do Vsupply, jak wyjaśniono.

W oparciu o pożądane cechy wymienione powyżej możemy zaprojektować filtr wyjściowy. Potrzebujemy filtra dolnoprzepustowego wykonanego z minimalną rezystancją, aby uniknąć strat. Dlatego właśnie używamy cewek indukcyjnych i kondensatorów. Jeśli wybierzemy częstotliwość rezonansową między 1 a 2 kHz, unikniemy rezonansu, ponieważ nie wprowadzamy żadnych sygnałów w pobliżu tej częstotliwości. Oto nasz projekt filtra. Nasze wyjście przyjmujemy jako napięcie na C1.

Wybierając L1 = L2 = 440uH, C1 = 8,4uF obliczamy częstotliwość rezonansową 1,85KHz. Są to również realistyczne wartości komponentów.

Ważne jest, aby upewnić się, że nasze cewki indukcyjne nie zaczną się nasycać przy spodziewanych prądach. Cewki, których użyłem, mają prąd nasycenia 3A. Będzie to czynnik ograniczający moc wyjściową naszego obwodu. Należy również wziąć pod uwagę napięcie znamionowe kondensatora. Używam ceramiki 450v, co w tym przypadku jest bardzo przesadne!

Wykres bodowy (dla nieco innych wartości L/C) został wygenerowany za pomocą LTspice. Pokazuje nam tłumienie na różnych częstotliwościach wejściowych. Wyraźnie widać częstotliwość rezonansową przy 1,8 kHz. Pokazuje, że sygnał 50 Hz jest prawie całkowicie niezmieniony, podczas gdy mogę powiedzieć, że sygnał 45 kHz jest stłumiony o 54 dB!

Wybierzmy więc naszą częstotliwość nośną PWM na ~45KHz. Wybierając wyższe częstotliwości nośne PWM, można zwiększyć częstotliwość filtra. To dobrze, ponieważ zmniejsza wartości L i C. Oznacza to mniejsze i tańsze komponenty. Minusem jest to, że wyższe częstotliwości przełączania PWM powodują większe straty w przełącznikach tranzystorowych.

Krok 6: Synchronizacja fazy i częstotliwości

Synchronizacja fazy i częstotliwości
Synchronizacja fazy i częstotliwości
Synchronizacja fazy i częstotliwości
Synchronizacja fazy i częstotliwości
Synchronizacja fazy i częstotliwości
Synchronizacja fazy i częstotliwości

Synchronizacja z fazą sieciową i częstotliwością jest tym, co czyni falownik sieciowy. Używamy cyfrowej implementacji PLL (Phase Locked Loop), aby uzyskać dokładne śledzenie fazy sygnału sieciowego. Robimy to poprzez:

  1. Próbkowanie napięcia sieciowego
  2. Wytwarzanie własnego lokalnego sygnału sinusoidalnego 50 Hz
  3. Porównanie fazy między naszym sygnałem lokalnym a sygnałem sieciowym
  4. Regulacja częstotliwości sygnału lokalnego do momentu, gdy różnica faz między dwoma sygnałami wynosi zero

1) Próbkowanie napięcia sieciowego

Konfigurujemy trzeci kanał ADC do odczytu napięcia sieciowego. Uzyskujemy to, dzieląc napięcie odczepu transformatora, jak pokazano. Zapewnia to skalowane napięcie zmieniające się o około 1,65 V, które dokładnie reprezentuje napięcie sieci.

2) Wytwarzanie lokalnego sygnału sinusoidalnego 50 Hz Wytwarzanie własnej, lokalnej fali sinusoidalnej 50 Hz jest łatwe. Przechowujemy tabelę przeglądową zawierającą 256 wartości sinus. Naszą symulowaną wartość sinus można łatwo uzyskać za pomocą indeksu wyszukiwania, który stopniowo obraca się w tabeli.

Musimy zwiększać nasz indeks z dokładnie odpowiednią szybkością, aby uzyskać sygnał 50 Hz. Mianowicie 256 x 50Hz = 12,800/s. Robimy to za pomocą timera9 taktowanego zegarem 168MHz. Czekając 168 MHz/12800 = 13125 taktów zegara, zwiększymy nasz indeks we właściwym tempie.

3) Porównanie fazy między naszym sygnałem lokalnym a sygnałem sieciowym To fajna część! Jeśli scałkujemy iloczyn cos(wt) x sin(wt) w ciągu 1 okresu, to otrzymamy zero. Jeśli różnica faz jest inna niż 90 stopni, otrzymasz liczbę niezerową. Matematycznie:

Całka[Asin(t) x Bsin(t + φ)] = Ccos(φ)

To jest świetne! Pozwala nam porównać sygnał sieciowy sin(ωt) z naszym sygnałem lokalnym sin(⍵t + φ) i uzyskać wartość.

Istnieje jednak problem, który należy rozwiązać: jeśli chcemy, aby nasze sygnały pozostały w fazie, musimy dostosować naszą lokalną częstotliwość, aby utrzymać maksymalny czas Ccos(φ). To nie zadziała zbyt dobrze i otrzymamy słabe śledzenie fazy. Dzieje się tak, ponieważ d/dφ ɑcos(φ) wynosi 0 przy φ = 0. Oznacza to, że składnik Ccos(φ) nie będzie się zbytnio zmieniać wraz ze zmianami fazy. Czy to ma sens?

Dużo lepiej byłoby przesunąć fazowo próbkowany sygnał sieciowy o 90 stopni, tak aby stał się cos(ωt + φ). Wtedy mamy to:

Całka[Asin(t) Bcos(t + φ)] = Csin(φ)

Wprowadzenie 90-stopniowego przesunięcia fazowego jest łatwe, po prostu wstawiamy nasze próbki napięcia sieciowego ADC do jednego końca bufora i wyjmujemy je później kilka próbek, co odpowiada przesunięciu fazowemu o 90 stopni. Ponieważ częstotliwość sieci prawie nie różni się od 50 Hz, prosta technika opóźnienia czasowego działa znakomicie.

Teraz mnożymy nasz sygnał sieciowy przesunięty w fazie o 90 stopni przez nasz sygnał lokalny i zachowujemy stałą całkę iloczynu przez ostatni okres (tj. przez ostatnie 256 wartości).

Wynik, który znamy, będzie równy zero, jeśli 2 sygnały będą dokładnie utrzymywane w odstępie 90 stopni. To fantastyczne, ponieważ cofa przesunięcie fazowe, które właśnie zastosowaliśmy do sygnału sieciowego. Dla wyjaśnienia, zamiast maksymalizować człon całkowy, staramy się utrzymać go na zero i przesuwamy fazę naszego sygnału sieciowego. Przesunięcia fazowe o 90 stopni wprowadzone przez te dwie zmiany wzajemnie się znoszą.

Więc jeśli Integral_Result < 0 wiemy, że musimy zwiększyć częstotliwość lokalnego oscylatora, aby przywrócić go do fazy z siecią i na odwrót.

4) Regulacja częstotliwości sygnału lokalnego. Ten bit jest łatwy. Po prostu dostosowujemy okres między przyrostami naszego indeksu. Ograniczamy szybkość, z jaką możemy skorygować różnicę faz, zasadniczo odfiltrowując wszystko, co jest fałszywe. Robimy to za pomocą kontrolera PI z bardzo małym terminem I.

I to wszystko. Zablokowaliśmy nasz lokalny oscylator fali sinusoidalnej (który ustawia wartość zadaną prądu wyjściowego), aby był w fazie z napięciem sieciowym. Wdrożyliśmy algorytm PLL i działa jak marzenie!

Zwiększenie częstotliwości naszego lokalnego oscylatora zmniejsza również przesunięcie fazowe nakładane na sygnał sieciowy. Ponieważ ograniczamy regulację częstotliwości do +/-131 tików (+/- ~1%), wpłyniemy na przesunięcie fazowe maksymalnie o +/- 1°. Nie będzie to miało żadnego znaczenia, gdy fazy się synchronizują.

Teoretycznie, jeśli częstotliwość sieci będzie odchylona o więcej niż 0,5 Hz, stracimy swoją fazę. Wynika to z naszego powyższego ograniczenia dotyczącego tego, jak bardzo możemy dostosować częstotliwość lokalnego oscylatora. Jednak tak się nie stanie, chyba że sieć się zawiedzie. Nasza ochrona przed wyspami i tak zadziała w tym momencie.

Wykonujemy detekcję przejścia przez zero na początku, aby dołożyć wszelkich starań, aby rozpocząć sygnały w fazie od przesunięcia.

Krok 7: Ochrona przed wyspami

Antywyspiarski
Antywyspiarski

Wikipedia ma świetny artykuł o technikach wyspiarskich i antywyspiarskich. Oznacza to również, że ludzie syczą i trzepoczą bardziej niż to konieczne, jeśli chodzi o ten temat. „Och, nie możesz zbudować własnego falownika sieciowego, zabijesz kogoś itp.”.

Jak wyjaśniono lepiej w artykule w Wikipedii, stosujemy kilka środków ostrożności, które razem zapewniają odpowiednią ochronę (moim zdaniem):

  1. Zbyt niskie/nadmierne napięcie
  2. Zbyt niska/nadmierna częstotliwość

Możemy wykryć te sytuacje, po prostu analizując nasze próbkowane skalowane napięcie sieciowe. Jeśli coś pójdzie nie tak, wyłącz mostek H i poczekaj, aż wszystko wróci do normy.

Zalecana: