Grid Tie Inverter: 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Սա մսոտ նախագիծ է, այնպես որ ամրացրեք այն:

Gանցի փողկապի փոխարկիչները հնարավորություն են տալիս հոսանքը մղել ցանցի վարդակից, ինչը հիանալի ունակություն է: Ես գտնում եմ, որ դրանց նախագծման մեջ ներգրավված էներգիայի էլեկտրոնիկայի և կառավարման համակարգերը հետաքրքիր են, ուստի ես ինքս եմ կառուցել: Այս զեկույցը կիսում է իմ սովորածը և փաստաթղթավորում, թե ինչպես եմ ես անում բաները: Ինձ կհետաքրքրի ձեր ցանկացած մեկնաբանություն (բացի էլեկտրական հոսանքին չխառնվելու մասին մեկնաբանություններից):

Բոլոր հասկացությունները լայնածավալ են, բայց այս կարգավորումը ունեցել է առավելագույն հզորություն 40 վտ, մինչև ֆիլտրի ինդուկտորների հագեցումը սկսեց: Ելքային հոսանքը սինուսոիդալ էր THD <5%-ով:

Տեսեք ծրագրակազմը իմ GitHub- ում

Պարագաներ

• Ես օգտագործեցի STM32F407 զարգացման տախտակը: Այն աշխատում է 168 ՄՀց հաճախականությամբ և ունի 3 ներկառուցված ADC, որոնք ունակ են 12 բիթ թույլատրելիություն ՝ ավելի քան 2.4 MSPS (վայրկյանում միլիոն նմուշ): Դա խելագար է!
• Ես օգտագործեցի DRV8301 զարգացման տախտակը: Այստեղ տեղակայված է 60 վ լարման H- կամուրջ `անհրաժեշտ դարպասի վարորդների, ընթացիկ խափանումների և ընթացիկ շունտի ուժեղացուցիչների հետ միասին: Սուպեր հաճելի!
• Ես օգտագործել եմ 230-25 վ տորոիդային տրանսֆորմատոր ՝ 2 ելքային ծորակով: Սա նշանակում էր, որ ես ստիպված չէի ուղղակիորեն արտադրել ցանցի լարում, այլ կարող էի աշխատել դրա փոխարեն 40 վոլտ լարման առավելագույն լարման դեպքում: Շատ ավելի ապահով!
• Ես միացրեցի ինդուկտորների և կոնդենսատորների բեռը միասին ՝ ստանալու ֆիլտրի համար իմ ուզած L և C արժեքները:
• Նման նախագծի համար առանցքային է օսլիլոսկոպը և դիֆերենցիալ զոնդը: Ես պիկոսկոպ ունեմ

Քայլ 1: Ի՞նչ է հիմնական հոսանքը:

Էլեկտրաէներգիայի վարդակից (Մեծ Բրիտանիայում) դուք ստանում եք 50Hz 230v RMS սինուսոիդային ազդանշան ՝ շատ ցածր դիմադրությամբ: Դրա մասին մի քանի բան ասել.

50Hz - ցանցի հաճախականությունը շատ ճշգրիտ պահպանվում է 50Hz- ում: Այն մի փոքր տարբերվում է, բայց ժամանակի 90% -ը 49.9-50.1 Հց-ի միջև է: Տես այստեղ: Դուք կարող եք պատկերացնել, որ երկրի հսկա և ներքևում գտնվող էլեկտրակայանների բոլոր հսկայական արտադրողները միաբերան պտտվում են: Նրանք համաժամանակորեն պտտվում են մեզ համար արտադրելով 50 Հց սինուսոիդային ազդանշան: Նրանց համատեղ պտտվող զանգվածային իներցիան ժամանակ է պահանջում դանդաղեցնելու կամ արագացնելու համար:

Տեսականորեն, եթե ցանցին մի հսկայական բեռ կցվեր, այն կսկսեր դանդաղեցնել երկրի գեներատորները: Այնուամենայնիվ, ի պատասխան ՝ National Grid- ի վերահսկողության գրասենյակի տղաները էլեկտրակայաններից կխնդրեին կաթսաները վառել, բարձրացնել ջերմությունը և ստիպել այդ գեներատորներին ավելի դժվար պահել իրենց պահանջը: Այսպիսով, առաջարկն ու պահանջարկը շարունակական պարում են միմյանց հետ:

Եվս մեկ բան պետք է ասել 50Hz ազդանշանի մասին: Չնայած այն փոքր -ինչ տարբերվում է մոտ 50 Հց -ի վրա, տղաները վերևում համոզվում են, որ օրվա միջին հաճախականությունը հենց 50 Հց է: Այսպիսով, եթե ցանցը 10 րոպե 49.95 Հց -ում է, նրանք կապահովեն, որ այն ավելի ուշ աշխատի 50.05 Հց հաճախականությամբ, որպեսզի ցիկլերի ճշգրիտ թիվը հասցնի 50Hz x 60 վայրկյան x 60 րոպե x 24 ժամ = 4, 320, 000/օր: Նրանք դա անում են հենց միջազգային ատոմային ժամանակի օգտագործմամբ: Հետևաբար, կենցաղային, գրասենյակային և արդյունաբերական տեխնիկան կարող է օգտագործել ցանցի հաճախականությունը `ժամանակ պահելու համար: Սա սովորաբար արվում է, օրինակ, մեխանիկական վարդակից:

230v - Սա 50Hz ազդանշանի RMS (Root Mean Square) լարումն է: Իրական ազդանշանը ճոճվում է մինչև 325 վ գագաթ: Սա կարևոր է իմանալ, քանի որ եթե դուք ինվերտոր եք կառուցում, ապա պետք է այսքան բարձր լարման արտադրեք, եթե մտադիր եք հոսանք հոսել խցանների մեջ:

Իրականում, ձեր տան խրոցակի մոտ նկատվող լարումները բավականին փոփոխական են: Դա պայմանավորված է լարերի, միակցիչների, ապահովիչների, տրանսֆորմատորների և այլնի դիմադրության վրա լարման անկման պատճառով: Ամենուր դիմադրություն կա: Եթե միացնեք էլեկտրական ցնցուղը, որը ձգում է 11 կիլովատ (դա A 50 Ամպեր է), ապա նույնիսկ 0.2 օմ դիմադրության ուժգնությունը կթուլացնի ձեզ 10 վոլտ: Դուք կարող եք դա տեսնել, քանի որ լույսերը երբևէ այնքան թեթևակի մարում են: Մեծ շարժիչները, ինչպիսիք են սմբակները, քաշում են հսկայական հոսանքներ, մինչդեռ շարժիչը արագանում է: Այսպիսով, դուք հաճախ տեսնում եք լույսերի մի փոքր շողալ, երբ դրանք միացնում եք:

Իմ միտքն այն է, որ ցանցի լարումը շատ ավելի փոփոխական է: Այստեղ ՝ Միացյալ Թագավորությունում, ենթադրվում է, որ այն 230 վ է ՝ +10%/-6% հանդուրժողականությամբ: Կարող եք ակնկալել, որ հանկարծակի փոփոխություններ և տատանումներ կլինեն, քանի որ մոտակայքում մեծ բեռները միանում/անջատվում են: Մտածեք չորանոցներ, թեյնիկներ, վառարաններ, սմբակներ և այլն:

Sinusoidal - Ազդանշանը պետք է լինի գեղեցիկ մաքուր սինուս ալիք, բայց իրականում որոշ ոչ գծային սարքավորումներ իրենց ուժը ներծծում են սինուս ալիքի ցիկլի որոշակի կետերից: Սա ներկայացնում է աղավաղում, և այդ պատճառով ազդանշանը կատարյալ սինուս ալիք չէ: Ոչ գծային բեռները սովորաբար ներառում են համակարգչի սնուցման աղբյուրներ, լյումինեսցենտային լույսեր, լիցքավորիչներ, հեռուստացույցներ և այլն:

Ամբողջական ներդաշնակ խեղաթյուրումը (THD) քանակականացնում է դա ալիքի ձևի մեջ: Կան կանոնակարգեր, թե որքան մաքուր պետք է լինի ինվերտորի ելքը: Եթե այն ի վիճակի չէ բավականաչափ մաքուր ազդանշան տալ, ապա այն չի հաստատվի վաճառքի համար: Սա կարևոր է, քանի որ ցանցում ներդաշնակության պարունակությունը նվազեցնում է դրան միացված որոշ սարքերի (հատկապես տարօրինակ ներդաշնակության) արդյունավետությունը: Կարծում եմ, որ առավելագույն թույլատրելի THD- ն 8% է

Lowածր դիմադրություն. Thinkingանցի փողկապի փոխարկիչի մասին մտածելիս դա կարևոր կլինի հաշվի առնել: Կան բոլոր տեսակի բեռներ, որոնք կցված են ցանցին, ներառյալ ինդուկտիվ, դիմադրողական և երբեմն տարողունակ բեռներ: Այսպիսով, դիմադրությունն անհայտ է և փոփոխելի: Դիմադրությունը շատ փոքր է, եթե միացնում եք բարձր ընթացիկ բեռը, լարումը ընդհանրապես չի նվազի:

Քայլ 2. Ինչպես ուժը մղել ցանցի մեջ

Էլեկտրաէներգիան ցանց մղելու համար մենք պետք է սինթեզենք ազդանշան, որը ճշգրիտ համապատասխանում է ցանցի հաճախականությանը և փուլին, բայց երբևէ մի փոքր ավելի բարձր լարմամբ:

Theանցի ցածր դիմադրության պատճառով դժվար է հստակ իմանալ, թե որքան բարձր է այդ լարումը: Եվ քանի որ RMS լարումը տատանվում է, մենք պետք է ապահովենք դրա տատանումները: Justանցի լարումից մի փոքր ավելի բարձր ֆիքսված 50 Հց լարման ազդանշան արտադրելը չի աշխատի:

PI Ելքային հոսանքի վերահսկում

Մեզ անհրաժեշտ է կառավարման օղակ, որի միջոցով մենք չափում ենք այն ակնթարթային հոսանքը, որը մենք մղում ենք ցանց և ինքնաբերաբար կարգավորում ենք մեր ելքային լարումը `մեր ուզած հոսանքը քշելու համար: Սա արդյունավետորեն կփոխակերպի մեր ելքը ընթացիկ աղբյուրի (այլ ոչ թե լարման աղբյուրի), որն ավելի նպատակահարմար է ցածր դիմադրողականություն վարելու համար: Մենք կարող ենք դրան հասնել ՝ օգտագործելով PI (Համամասնական ինտեգրալ) կառավարման օղակ.

PI կառավարման օղակները ֆանտաստիկ են: Նրանց մեջ կա 3 մաս.

• Չափված արժեքը - հոսանքը, որը մենք դնում ենք ցանցին
• Նախադրյալը - հոսանքը, որը մենք ցանկանում ենք մղել դեպի ցանց
• Ելք - ազդանշանի լարումը, որն առաջանում է

Ամեն անգամ, երբ մենք զանգահարում ենք PID ալգորիթմը, մենք անցնում ենք ամենաթարմ ընթացիկ չափումը և մեր ուզած սահմանման կետը: Այն կվերադարձնի կամայական թիվ (համընկնում է արտադրվող ելքային լարման հետ):

Մեր PID վերահսկման ալգորիթմը թույլ է տալիս մեզ ընտրել ելքային հոսանքը, որը մենք ցանկանում ենք ցանկացած պահի: 50 Հց սինուսոիդային ելքային հոսանք արտադրելու համար մենք պետք է անընդհատ փոխենք մեր պահանջվող հոսանքը սինուսոիդային եղանակով:

PID ալգորիթմը կոչվում է յուրաքանչյուր 100us (հավասար է 200 անգամ 50Hz ցիկլի համար): Ամեն անգամ, երբ այն կոչվում է, այն ունակ է ուղղակի ճշգրտումներ կատարել ելքային լարման վրա և, հետևաբար, անուղղակիորեն կարգավորել ելքային հոսանքը: Արդյունքում մենք արտադրում ենք աստիճանավորված ընթացիկ ելք, որը նման է նկարում ցուցադրվածին, երբ յուրաքանչյուր քայլ տեղի է ունենում յուրաքանչյուր 100us: Դա բավարար լուծում է տալիս:

Հետադարձ վերահսկողություն

Մենք կարող ենք զանգվածաբար նվազեցնել PI վերահսկիչի ծանրաբեռնվածությունը `ավելացնելով նաև feedforward վերահսկիչ: Սա հեշտ է! Մենք գիտենք մոտավոր ելքային լարումը, որը մենք պետք է ստեղծենք (նույնը, ինչ ցանցի ակնթարթային լարումը): Այնուհետև կարելի է թողնել PI վերահսկիչին `լրացուցիչ լրացուցիչ լարումը ավելացնելու համար, որն անհրաժեշտ է ելքային հոսանքը վարելու համար:

Ինքնուրույն սնուցող կարգավորիչը համապատասխանեցնում է inverter- ի ելքային լարումը ցանցի լարման հետ: Ոչ մի հոսանք չպետք է հոսի, եթե մենք բավականաչափ լավ համապատասխանենք: Հետևյալ հոսքի վերահսկումը կատարում է ելքային հսկողության 99% -ը:

Theանցի ցածր դիմադրության պատճառով մեր FF ելքային լարման և ցանցի լարման ցանկացած տարբերություն կհանգեցնի մեծ հոսանքի: Հետևաբար, ես ավելացրեցի 1 օմ բուֆերային դիմադրություն ինվերտորի և ցանցի միջև: Սա իսկապես կորուստներ է բերում, բայց դրանք մեծ սխեմայում բավականին փոքր են:

Քայլ 3. Ելքային լարման արտադրություն `օգտագործելով PWM

Չնայած մենք անուղղակիորեն վերահսկում ենք ելքային հոսանքը, այն ելքային լարում է, որը մենք ստեղծում ենք ցանկացած պահի: Մենք օգտագործում ենք PWM (Pulse Width Modulation) ՝ ելքային լարումը արտադրելու համար: PWM ազդանշանները հեշտությամբ կարող են արտադրվել միկրոկառավարիչների կողմից, և դրանք կարող են ուժեղացվել ՝ օգտագործելով H-Bridge- ը: Դրանք պարզ ալիքային ձևեր են, որոնք բնութագրվում են 2 պարամետրով ՝ հաճախականությամբ F և աշխատանքային ցիկլ D:

PWM ալիքի ձևը փոխվում է 2 լարման միջև, մեր դեպքում `0v և Vsupply

• D = 1.0 -ով PWM ալիքի ձևը պարզապես DC է Vsupply- ում
• D = 0.5 -ով մենք ստանում ենք քառակուսի ալիք `0.5 x Vsupply միջին լարմամբ, (այսինքն D x Vsupply)
• D = 0.1 -ով մենք ստանում ենք իմպուլսային ալիքի ձև ՝ 0,1 x Vsupply միջին ժամանակահատվածով
• D = 0.0 -ով ելքը հարթ է (DC 0v- ով)

Միջին լարումը ամենակարևորն է: Passածր անցման ֆիլտրով մենք կարող ենք հեռացնել ամեն ինչ, բացի DC միջին բաղադրիչից: Այսպիսով, փոփոխելով PWM գործառնական ցիկլը D, մենք ի վիճակի ենք ցանկացած DC լարման ցանկալի դարձնել: Անուշ!

H-Bridge- ի օգտագործումը

H-Bridge- ը բաղկացած է 4 անջատիչ տարրերից: Դրանք կարող են լինել BJT, MOSFET կամ IGBT: Սինուսային ալիքի առաջին կեսը (0 - 180 աստիճան) արտադրելու համար մենք B փուլը ցածր ենք դնում ՝ Q3- ն անջատելով և Q4- ը (այսինքն. PWM- ի կիրառումը D = 0 -ով): Հետո մենք կատարում ենք մեր PWMing- ը A. փուլում: Երկրորդ կեսի դեպքում, որտեղ VAB- ը բացասական է, մենք A փուլը ցածր ենք դնում և մեր PWM- ը կիրառում ենք B փուլում: Սա հայտնի է որպես երկբևեռ անջատում:

H կամրջի MOSFET- ները պետք է վարվեն դարպասի վարորդի կողմից: Սա իր թեման է, բայց պարզ չիպը կարող է հոգալ դրա մասին: DRV8301 dev տախտակին հարմար տեղավորվում են H-Bridge- ը, դարպասների վարորդները և ընթացիկ վահանակները, որոնք այս նախագիծը շատ ավելի հեշտ կդարձնեն:

Քայլ 4: Չափման հոսանք

H-Bridge- ի յուրաքանչյուր ոտք ունի շանթի դիմադրություն և դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչ: Մեր շանթերը 0.01 օհմ են, իսկ մեր ուժեղացուցիչները `40:

Շունտային ուժեղացուցիչների ելքերը կարդում են 12 բիթանոց ADC- ները STM32F407- ի վրա, որն աշխատում է անընդհատ փոխակերպման ռեժիմում: ADC- ները պետք է յուրաքանչյուր շունտի նմուշ վերցնեն 110KSPS- ով, և DMA վերահսկիչը ավտոմատ կերպով գրում է փոխակերպումները RAM- ում 11 բառանոց շրջանաձև բուֆերի մեջ: Երբ ընթացիկ չափումը պահանջվում է, մենք կանչում ենք մի գործառույթ, որը վերադարձնում է այս 11 բառի բուֆերի միջին արժեքը:

Քանի որ մենք պահանջում ենք ընթացիկ չափումներ PID- ի յուրաքանչյուր կրկնություն (10 ԿՀց հաճախականությամբ), բայց լրացնում ենք մեր 11 բառի ADC բուֆերը 110 ԿՀց հաճախականությամբ, մենք պետք է ստանանք ամբողջովին թարմ տվյալներ յուրաքանչյուր PID- ի կրկնությունից: Միջին զտիչ օգտագործելու պատճառն այն է, որ PWM- ի փոխարկումը կարող է ներծծում խառնուրդներ, իսկ միջին ֆիլտրերը շատ արդյունավետ կերպով արմատախիլ անել կեղծ ADC նմուշները:

Կարևոր կետ, որը պետք է նշել այստեղ. H-Bridge- ի ո՞ր ոտքն ենք մենք օգտագործում ընթացիկ չափումների համար: Դե, դա կախված է նրանից, թե որ ոտքն ենք մենք ներկայումս PWMing, և որն է պարզապես ցածր պահված: Lowածր ոտքը այն ոտքն է, որից մենք ցանկանում ենք չափել մեր հոսանքը, քանի որ հոսանքը միշտ հոսում է այդ կողմի շունտի դիմադրիչի միջոցով: Համեմատության համար, այն PWMed- ի կողմից, երբ բարձր կողմի MOSFET- ը միացված է, իսկ ցածրը `անջատված, ցածր հոսանքի հոսանքով հոսանք չի հոսում: Այսպիսով, մենք փոխում ենք, թե որ ոտքի վրա ենք չափում հոսանքը ՝ հիմնվելով ինվերտորի ելքային բևեռականության վրա: Դուք կարող եք դա հստակ տեսնել նկարի վրա ՝ ցույց տալով շունտի ուժեղացուցիչներից մեկի ելքը որոշակի ժամանակահատվածում: Ակնհայտ է, որ մենք ցանկանում ենք ընթերցումներ կատարել սահուն հատվածի ընթացքում:

Մեր ընթացիկ ընթերցումները շտկելու համար օգնելու համար: Ես թվային-անալոգային փոխարկիչ եմ տեղադրել STM32F407- ում: Ես գրեցի ընթացիկ ընթերցումները, որոնք ես ստանում էի և տարածեցի արդյունքը: Դուք կարող եք դա տեսնել վերջնական պատկերում, կապույտը ելքային բուֆերային դիմադրության լարումն է (այսինքն ՝ ելքային հոսանքը/1.1 օհմ), իսկ կարմիր ազդանշանը ՝ մեր DAC ելքը:

Քայլ 5: Ելքի զտում

Ելքային ֆիլտրը դիզայնի հիմնական մասն է: Մեզ անհրաժեշտ են հետևյալ բնութագրերը.

1. Արգելափակեք բարձր հաճախականության բոլոր անջատումները, բայց փոխանցեք 50 Հց ազդանշան
2. Lowածր կորուստներ
3. Ռեզոնանս չառնելու համար:
4. Հաղթահարել ներգրավված հոսանքներն ու լարումները

F հաճախականության PWM ազդանշանի ֆուրերային փոխակերպումը, D ցիկլը ՝ 0 - Vsupply վոլտերի միջև հետևյալն է.

Սա փայլուն է: Դա նշանակում է, եթե մենք մեր PWM ազդանշանը դնենք ցածր փոխանցման ֆիլտրի միջոցով, որն արգելափակում է PWM հիմնարարը և վերը նշված բոլորը: Մեզ մնում է DC լարման տերմինը: Փոփոխելով աշխատանքային ցիկլը ՝ մենք կարող ենք հեշտությամբ արտադրել մեր ուզած ցանկացած լարումը 0 - Vsupply- ի միջև, ինչպես բացատրված է:

Ելնելով վերը նշված ցանկալի բնութագրերից ՝ մենք կարող ենք նախագծել ելքային զտիչ: Մեզ պետք է նվազագույն դիմադրությամբ պատրաստված ցածր անցման զտիչ `կորուստներից խուսափելու համար: Այսպիսով, մենք պարզապես օգտագործում ենք ինդուկտորներ և կոնդենսատորներ: Եթե մենք ընտրենք ռեզոնանսային հաճախականություն 1 - 2 ԿՀց -ի միջև, մենք կխուսափենք ռեզոնանսից, քանի որ այդ հաճախության մոտ ոչ մի ազդանշան չենք ներարկում: Ահա մեր զտիչի դիզայնը: Մենք մեր ելքը վերցնում ենք որպես լարում C1- ում:

Ընտրելով L1 = L2 = 440uH, C1 = 8.4uF մենք հաշվարկում ենք 1,85 ԿՀց ռեզոնանսային հաճախականությունը: Սրանք նույնպես իրատեսական բաղադրիչ արժեքներ են:

Շատ կարևոր է ապահովել, որ մեր ինդուկտորները չսկսեն հագենալ այն հոսանքներից, որոնք մենք սպասում ենք: Իմ օգտագործած ինդուկտորներն ունեն 3A հագեցման հոսանք: Սա կլինի մեր շղթայի ելքային հզորության սահմանափակող գործոնը: Կոնդենսատորի լարման գնահատականը նույնպես կարևոր է հաշվի առնել: Ես օգտագործում եմ մոտ 450 վ կերամիկա, որն այս դեպքում չափազանց ավելորդ է:

Բոդի գծապատկերը (փոքր -ինչ տարբեր L/C արժեքների համար) ստեղծվել է LTspice- ի միջոցով: Այն մեզ ցույց է տալիս մուտքի տարբեր հաճախականությունների հասցված թուլացումը: Մենք հստակ տեսնում ենք ռեզոնանսային հաճախականությունը 1.8KHz- ում: Այն ցույց է տալիս, որ 50 Հց ազդանշանը գրեթե ամբողջությամբ անաղարտ է, մինչդեռ ես կարող եմ ձեզ ասել, որ 45 ԿՀց ազդանշանը թուլանում է 54 դԲ -ով:

Այսպիսով, եկեք ընտրենք մեր PWM կրիչի հաճախականությունը `K 45KHz: Ընտրելով ավելի բարձր PWM կրիչի հաճախականություններ, ֆիլտրի հաճախականությունը կարող է ավելի բարձր լինել: Դա լավ է, քանի որ այն փոքրացնում է L և C արժեքները: Դա նշանակում է ավելի փոքր և էժան բաղադրիչներ: Բացասական կողմն այն է, որ ավելի բարձր PWM անջատման հաճախականությունները մեծ կորուստներ են բերում տրանզիստորային անջատիչներում:

Քայլ 6: Համաժամեցման փուլ և հաճախականություն

Phaseանցի փուլին և հաճախականությանը համաժամացնելն այն է, ինչ ստիպում է ցանցի փողկապի ինվերտորին: Մենք օգտագործում ենք PLL (Phase Locked Loop) թվային իրականացումը `ցանցի ազդանշանի ճշգրիտ փուլային հետևման հասնելու համար: Մենք դա անում ենք ՝

1. Sանցի լարման նմուշառում
2. Մեր սեփական տեղական 50 Հց սինուսոիդալ ազդանշանի արտադրում
3. Համեմատելով փուլը մեր տեղական ազդանշանի և հիմնական ազդանշանի միջև
4. Տեղական ազդանշանի հաճախականությունը կարգավորելը, մինչև 2 ազդանշանների միջև եղած փուլային տարբերությունը զրո լինի

1) ցանցի լարման նմուշառում

Մենք կարգավորում ենք 3 -րդ ADC ալիքը `գծի լարումը կարդալու համար: Սա մենք ստանում ենք լարման միջոցով տրանսֆորմատորի ծորակը բաժանելով, ինչպես ցույց է տրված: Սա ապահովում է մոտ 1.65 վ տարբերվող մասշտաբային լարվածություն, որը ճշգրիտ ներկայացնում է ցանցի լարումը:

2) Տեղական 50 Հց սինուսոիդալ ազդանշան արտադրելը Մեր սեփական տեղական 50 Հց սինուս ալիքի արտադրությունը հեշտ է: Մենք պահում ենք 256 սինուս արժեքների որոնման աղյուսակ: Մեր սինուսացված մոդուլային արժեքը հեշտությամբ ստացվում է որոնման ցուցիչի միջոցով, որը աստիճանաբար պտտվում է աղյուսակի միջով:

Մենք պետք է բարձրացնենք մեր ինդեքսը ճիշտ արագությամբ, որպեսզի ստանանք 50 Հց ազդանշան: Մասնավորապես 256 x 50Hz = 12, 800/վ: Մենք դա անում ենք ՝ օգտագործելով 168 ՄՀց հաճախականությամբ ժամաչափ 9: 168 ՄՀց/12800 = 13125 ժամացույցի տատանումների սպասումով մենք մեր ցուցանիշը կբարձրացնենք ճիշտ արագությամբ:

3) Համեմատելով մեր տեղական ազդանշանի և հիմնական ազդանշանի միջև ընկած փուլը: Սա հիանալի մասն է: Եթե դուք ինտեգրում եք cos (wt) x sin (wt) արտադրանքը 1 ժամանակահատվածի ընթացքում, արդյունքը զրո է: Եթե ֆազային տարբերությունը 90 աստիճանից բացի այլ բան է, ապա ստանում եք ոչ զրո թիվ: Մաթեմատիկական:

Ինտեգրալ [Ասին (t) x Bsin (t + φ)] = Ccos (φ)

Սա շատ լավ է! Այն թույլ է տալիս համեմատել ցանցի ազդանշանը, sin (ωt) մեր տեղական ազդանշանի, sin (⍵t + φ) և ստանալ արժեք:

Այնուամենայնիվ, կա մի խնդիր, որը պետք է լուծվի. Եթե մենք ցանկանում ենք, որ մեր ազդանշանները մնան փուլում, մենք պետք է կարգավորենք մեր տեղական հաճախականությունը `Ccos (φ) տերմինը առավելագույնը պահպանելու համար: Սա շատ լավ չի աշխատի, և մենք կստանանք փուլերի վատ հետևում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ oscos (φ) d/dφ- ը 0 է φ = 0. Սա նշանակում է, որ Ccos (φ) տերմինը շատ չի փոխվի ՝ փուլում փոփոխություններ կատարելով: Դա իմաստ ունի՞:

Շատ ավելի լավ կլիներ, որ ընտրանքային ցանցի ազդանշանը փուլային կերպով տեղափոխվեր 90 աստիճանով, որպեսզի այն դառնա cos (ωt + φ): Հետո մենք ունենք սա.

Ինտեգրալ [Asin (t) Bcos (t + φ)] = Csin (φ)

90 աստիճանի փուլային հերթափոխի ներդրումը հեշտ է, մենք պարզապես մեր ցանցի ADC լարման նմուշները տեղադրում ենք բուֆերի մի ծայրում և հետագայում դրանք հանում մի շարք նմուշներ ՝ համապատասխան 90 աստիճանի փուլային տեղաշարժի: Քանի որ ցանցի հաճախականությունը գրեթե չի փոխվում 50 Հց -ից, պարզ ժամանակային հետաձգման տեխնիկան հիանալի է աշխատում:

Այժմ մենք բազմապատկում ենք մեր 90 աստիճանի փուլային տեղաշարժված էլեկտրական ազդանշանը մեր տեղական ազդանշանի հետ և վերջին ժամանակահատվածում (այսինքն. Վերջին 256 արժեքների դեպքում) պահում ենք արտադրանքի ընթացիկ ինտեգրալը:

Մեզ հայտնի արդյունքը կլինի զրո, եթե 2 ազդանշանները ճշգրիտ պահպանվեն 90 աստիճան հեռավորության վրա: Սա ֆանտաստիկ է, քանի որ այն չեղարկում է փուլային տեղաշարժը, որը մենք պարզապես կիրառել էինք ցանցի ազդանշանին: Պարզապես պարզաբանելու համար, ինտեգրալ տերմինը առավելագույնի հասցնելու փոխարեն, մենք փորձում ենք զրոյական պահել այն և փուլ առ ժամանակ փոխում ենք մեր հիմնական ազդանշանը: Այս 2 փոփոխություններով ներդրված 90 աստիճանի փուլային տեղաշարժերը միմյանց չեղարկում են:

Այսպիսով, եթե Integral_Result <0 մենք գիտենք, որ մենք պետք է բարձրացնենք մեր տեղական տատանումների հաճախականությունը `այն ցանցի հետ փուլ վերադարձնելու համար, և հակառակը:

4) Տեղական ազդանշանի հաճախականությունը կարգավորելը: Այս բիթը հեշտ է: Մենք պարզապես ճշգրտում ենք մեր ինդեքսի միջոցով ավելացման միջև ընկած ժամանակահատվածը: Մենք սահմանափակում ենք, թե որքան արագ կարող ենք շտկել փուլային տարբերությունը `էապես զտելով կեղծ ամեն ինչ: Մենք դա անում ենք ՝ օգտագործելով PI վերահսկիչ ՝ շատ փոքր I տերմինով:

Եվ վերջ Մենք կողպել ենք մեր տեղական սինուս -ալիքի տատանիչը (որը սահմանում է ելքային հոսանքի սահմանման կետը), որպեսզի այն լինի փուլում ցանցի լարման հետ: Մենք իրականացրել ենք PLL ալգորիթմ և այն աշխատում է երազի պես:

Մեր տեղական տատանումների հաճախականության բարձրացումը նաև նվազեցնում է ցանցային ազդանշանի վրա դրված փուլային տեղաշարժը: Քանի որ մենք սահմանափակում ենք հաճախականության ճշգրտումը մինչև +/- 131 տիզ (+/-%1%), մենք կազդի փուլային տեղաշարժի վրա առավելագույնը +/- 1 ° -ով: Սա ընդհանրապես նշանակություն չի ունենա, մինչդեռ փուլերը համաժամեցվում են:

Տեսականորեն, եթե ցանցի հաճախականությունը շեղվի ավելի քան 0.5 Հց -ով, մենք կկորցնեինք մեր ֆազային կողպեքը: Դա պայմանավորված է մեր վերը նշված սահմանափակմամբ, թե որքանով մենք կարող ենք հարմարեցնել մեր տեղական տատանումների հաճախականությունը: Այնուամենայնիվ, դա տեղի չի ունենա, եթե ցանցը մոտավորապես ձախողվի: Մեր հակակղզային պաշտպանությունը ամեն դեպքում կսկսի գործել այս պահին:

Մենք իրականում զրոյական հատման հայտնաբերում ենք կատարում սկզբում `մեր ուժերի ներածին չափով փորձելու ազդանշանների ինֆազը օֆսեթից սկսելու համար:

Քայլ 7: Հակակղզացում

Վիքիպեդիան հիանալի հոդված ունի ամբողջը կղզիացման և հակակղզացման տեխնիկայի մասին: Այն նաև ենթադրում է, որ մարդիկ սուլում և ծափ են տալիս ավելի քան անհրաժեշտ է, երբ խոսքը վերաբերում է այս թեմային: «Օ Oh, դուք չեք կարող կառուցել ձեր սեփական ցանցի փոխարկիչ, դուք կսպանեք մեկին և այլն»:

Ինչպես ավելի լավ բացատրվում է վիքիպեդիայի հոդվածով, մենք կիրառում ենք անվտանգության մի քանի նախազգուշական միջոցներ, որոնք միասին ապահովում են համապատասխան պաշտպանություն (իմ կարծիքով).

1. Under/Over լարման
2. Under/Over հաճախականություն

Մենք կարող ենք հայտնաբերել այս իրավիճակները ՝ պարզապես վերլուծելով մեր ընտրանքային մասշտաբային ցանցի լարումը: Եթե որևէ բան դուրս գա, անջատեք H կամուրջը և սպասեք, որ իրերը վերադառնան նորմալ: