Biến tần hòa lưới: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Đây là một dự án khó khăn vì vậy hãy thắt dây an toàn!

Biến tần nối lưới cho phép bạn đẩy điện vào ổ cắm điện, đây là một khả năng tuyệt vời. Tôi thấy thiết bị điện tử công suất và hệ thống điều khiển liên quan đến thiết kế của họ rất thú vị nên tôi đã tự chế tạo. Báo cáo này chia sẻ những gì tôi học được và ghi lại cách tôi đã làm mọi việc. Tôi muốn quan tâm đến bất kỳ nhận xét nào của bạn (ngoại trừ những nhận xét về việc không gây rối với điện lưới).

Tất cả các khái niệm đều có thể mở rộng nhưng thiết lập này có công suất tối đa là 40 watt trước khi các cuộn cảm của bộ lọc bắt đầu bão hòa. Dòng điện đầu ra có dạng hình sin với THD <5%.

Xem phần mềm trên GitHub của tôi

Quân nhu

• Tôi đã sử dụng bảng phát triển STM32F407. Nó chạy ở tốc độ 168MHz và có 3 bộ ADC tích hợp có khả năng phân giải 12bit với hơn 2,4MSPS (Triệu mẫu mỗi giây) mỗi bộ. Thật điên rồ!
• Tôi đã sử dụng bảng phát triển DRV8301. Điều này chứa một cầu H 60v cùng với các trình điều khiển cổng cần thiết, bộ ngắt dòng và bộ khuếch đại shunt hiện tại. Rất tuyệt!
• Tôi đã sử dụng một biến áp hình xuyến 230-25v với 2 vòi đầu ra. Điều này có nghĩa là tôi không phải trực tiếp tạo ra điện áp chính mà có thể làm việc với điện áp cao nhất là 40 vôn. An toàn hơn nhiều!
• Tôi đã kết nối một tải cuộn cảm và tụ điện với nhau để có được các giá trị L và C mà tôi muốn cho bộ lọc.
• Một máy hiện sóng và đầu dò vi phân là chìa khóa cho một dự án như thế này. Tôi có một cái kính Picoscope

Bước 1: Nguồn điện là gì?

Những gì bạn nhận được tại một ổ cắm điện (ở Anh) là tín hiệu hình sin 50Hz 230v RMS với trở kháng rất thấp. Một vài điều cần nói về điều đó:

50Hz - Tần số chính được duy trì rất chính xác ở 50Hz. Nó có thay đổi một chút nhưng 90% thời gian nằm trong khoảng 49,9-50,1Hz. Xem tại đây. Bạn có thể tưởng tượng tất cả các máy phát điện khổng lồ trong các nhà máy điện trên và dưới đất nước quay cùng một lúc. Chúng quay đồng bộ tạo ra cho chúng ta một tín hiệu hình sin 50Hz. Quán tính quay lớn kết hợp của chúng cần thời gian để làm chậm hoặc tăng tốc độ.

Về lý thuyết, nếu một tải LỚN được gắn vào lưới điện, nó sẽ bắt đầu làm chậm các máy phát điện của đất nước. Tuy nhiên, để đáp lại, những người trong văn phòng kiểm soát của National Grid sẽ yêu cầu các trạm phát điện đốt lò hơi của họ, tăng nhiệt và buộc các máy phát điện đó hoạt động khó khăn hơn để đáp ứng nhu cầu. Vì vậy, cung và cầu đang trong một bước nhảy liên tục với nhau.

Một điều nữa cần nói về tín hiệu 50Hz. Mặc dù nó thay đổi rất ít khoảng 50Hz, nhưng những người ở trên đảm bảo rằng tần số trung bình trong ngày là chính xác 50Hz. Vì vậy, nếu lưới điện ở 49,95Hz trong 10 phút, họ sẽ đảm bảo nó chạy ở 50,05Hz sau đó để đưa số chu kỳ chính xác lên 50Hz x 60 giây x 60 phút x 24 giờ = 4, 320, 000 / ngày. Họ làm điều này một cách chính xác bằng cách sử dụng Giờ nguyên tử quốc tế. Do đó, các thiết bị gia dụng, văn phòng và công nghiệp có thể sử dụng tần số điện lưới để canh thời gian. Ví dụ, điều này thường được thực hiện với bộ hẹn giờ ổ cắm cơ học.

230v - Đây là điện áp RMS (Root Mean Square) của tín hiệu 50Hz. Tín hiệu thực tế dao động lên đến đỉnh 325v. Điều quan trọng cần biết là vì nếu bạn đang chế tạo một biến tần, bạn cần phải tạo ra điện áp cao đến mức này nếu bạn định nhận bất kỳ dòng điện nào chạy vào phích cắm.

Trên thực tế, điện áp được thấy ở phích cắm trong nhà của bạn khá thay đổi. Đó là do điện áp giảm trên điện trở trong dây dẫn, đầu nối, cầu chì, máy biến áp, v.v. Có điện trở ở mọi nơi. Nếu bạn bật vòi sen điện có công suất 11 kilowatt (tức là ~ 50Amps) thì ngay cả điện trở 0,2ohms cũng sẽ giảm cho bạn 10volt. Bạn có thể thấy điều này là do đèn hơi mờ đi. Những động cơ lớn, chẳng hạn như những động cơ trong móng guốc hút dòng điện cực lớn trong khi động cơ bắt kịp tốc độ. Vì vậy, bạn thường thấy đèn nhấp nháy nhẹ khi bật chúng lên.

Quan điểm của tôi là, điện áp nguồn có thể thay đổi nhiều hơn. Ở Anh, nó được cho là 230v với dung sai +10% / - 6%. Bạn có thể thấy những thay đổi và dao động đột ngột khi các tải lớn gần đó bật / tắt. Hãy nghĩ đến máy sấy khô, ấm đun nước, lò nướng, lò nướng, v.v.

Hình sin - Tín hiệu phải là một sóng hình sin sạch đẹp nhưng trên thực tế, một số thiết bị phi tuyến tính hút công suất của chúng từ các điểm nhất định trong chu kỳ sóng hình sin. Điều này dẫn đến sự biến dạng và đó là lý do tại sao tín hiệu không phải là sóng hình sin hoàn hảo. Tải không tuyến tính thường bao gồm nguồn điện máy tính, đèn huỳnh quang, bộ sạc, TV, v.v.

Tổng méo hài (THD) định lượng điều này ở dạng sóng. Có các quy định về mức độ sạch của đầu ra biến tần. Nếu nó không thể tạo ra một tín hiệu đủ rõ ràng thì nó sẽ không được chấp thuận để bán. Điều này rất quan trọng vì hàm lượng sóng hài trong lưới điện làm giảm hiệu quả của một số thiết bị kết nối với nó (đặc biệt là sóng hài lẻ). Tôi tin rằng THD tối đa cho phép là 8%

Trở kháng thấp - Khi nghĩ về một biến tần hòa lưới, điều này sẽ rất quan trọng cần xem xét. Có tất cả các loại tải được gắn vào nguồn điện bao gồm tải cảm ứng, điện trở và đôi khi là điện dung. Vì vậy trở kháng không xác định và có thể thay đổi được. Điện trở là rất nhỏ có nghĩa là nếu bạn kết nối tải hiện tại cao, điện áp sẽ không giảm nhiều.

Bước 2: Cách đẩy nguồn vào lưới

Để đẩy điện vào lưới, chúng ta cần tổng hợp một tín hiệu khớp chính xác với tần số và pha của nguồn điện nhưng với điện áp cao hơn một chút.

Do điện trở của lưới điện thấp nên rất khó để biết chính xác điện áp đó cao hơn bao nhiêu. Và khi điện áp RMS dao động, chúng ta cần đảm bảo rằng chúng ta dao động theo nó. Chỉ tạo ra một tín hiệu điện áp 50Hz cố định cao hơn một chút so với điện áp chính sẽ không hoạt động!

PI Điều khiển dòng điện đầu ra

Những gì chúng tôi cần là một vòng điều khiển, theo đó chúng tôi đo dòng điện tức thời mà chúng tôi đang đẩy vào lưới và tự động điều chỉnh điện áp đầu ra của chúng tôi để điều khiển dòng điện chúng tôi muốn. Điều này sẽ biến đổi hiệu quả đầu ra của chúng ta thành nguồn hiện tại (chứ không phải nguồn điện áp) thích hợp hơn để điều khiển trở kháng thấp. Chúng ta có thể đạt được điều này bằng cách sử dụng vòng điều khiển PI (Tích phân theo tỷ lệ):

Các vòng điều khiển PI thật tuyệt vời! Có 3 phần đối với chúng:

• Giá trị đo được - Dòng điện mà chúng tôi đang đưa vào nguồn điện
• Điểm đặt - Dòng điện mà chúng tôi muốn đẩy vào nguồn điện
• Đầu ra - Điện áp tín hiệu để tạo ra

Mỗi lần chúng tôi gọi thuật toán PID, chúng tôi vượt qua phép đo hiện tại gần đây nhất và điểm đặt chúng tôi muốn. Nó sẽ trả về một số tùy ý (tỷ lệ với điện áp đầu ra để tạo ra).

Thuật toán điều khiển PID của chúng tôi cho phép chúng tôi chọn dòng điện đầu ra mà chúng tôi muốn tại bất kỳ thời điểm nào. Để tạo ra dòng điện đầu ra hình sin 50Hz, chúng ta cần liên tục thay đổi dòng điện yêu cầu của mình theo kiểu hình sin.

Thuật toán PID được gọi sau mỗi 100us (tương đương với 200 lần mỗi chu kỳ 50Hz). Mỗi khi nó được gọi, nó có thể điều chỉnh trực tiếp điện áp đầu ra và do đó gián tiếp điều chỉnh dòng điện đầu ra. Kết quả là chúng tôi tạo ra một đầu ra dòng bước tương tự như được hiển thị trong hình với mỗi bước xảy ra sau mỗi 100us. Điều đó cung cấp đủ độ phân giải.

Kiểm soát nguồn cấp dữ liệu

Chúng tôi cũng có thể giảm khối lượng công việc của bộ điều khiển PI bằng cách thêm một bộ điều khiển chuyển tiếp. Điều này thật dễ dàng! Chúng tôi biết điện áp đầu ra gần đúng mà chúng tôi sẽ cần tạo ra (giống như điện áp lưới tức thời). Bộ điều khiển PI sau đó có thể được để lại để thêm điện áp bổ sung nhỏ cần thiết để thúc đẩy dòng điện đầu ra.

Bản thân bộ điều khiển nguồn cấp sẽ khớp điện áp đầu ra của biến tần với điện áp lưới. Không có dòng điện sẽ chảy nếu chúng ta kết hợp đủ tốt. Do đó, điều khiển chuyển tiếp đang thực hiện 99% điều khiển đầu ra.

Do điện trở của lưới điện thấp, bất kỳ sự khác biệt nào trong điện áp đầu ra FF của chúng tôi và điện áp lưới sẽ dẫn đến dòng điện lớn. Do đó, tôi đã thêm điện trở đệm 1ohm giữa biến tần và lưới điện. Điều này dẫn đến tổn thất, nhưng chúng là khá nhỏ trong kế hoạch lớn.

Bước 3: Sản xuất điện áp đầu ra bằng PWM

Mặc dù chúng ta đang gián tiếp điều khiển dòng điện đầu ra, nhưng đó là điện áp đầu ra mà chúng ta đang tạo ra tại bất kỳ thời điểm nào. Chúng tôi sử dụng PWM (Điều chế độ rộng xung) để tạo ra điện áp đầu ra của chúng tôi. Các tín hiệu PWM có thể dễ dàng được tạo ra bởi các bộ vi điều khiển và chúng có thể được khuếch đại bằng H-Bridge. Chúng là các dạng sóng đơn giản được đặc trưng bởi 2 tham số, tần số F và chu kỳ nhiệm vụ D.

Dạng sóng PWM chuyển đổi giữa 2 điện áp, trong trường hợp của chúng tôi là 0v và Vsupply

• Với D = 1,0, dạng sóng PWM chỉ đơn giản là DC tại Vsupply
• Với D = 0,5, chúng ta nhận được một sóng vuông với điện áp trung bình là 0,5 x Vsupply, (tức là D x Vsupply)
• Với D = 0,1, chúng tôi nhận được dạng sóng xung với trung bình chu kỳ là 0,1 x Vsupply
• Với D = 0.0, đầu ra là một đường phẳng (DC ở 0v)

Điện áp trung bình là chìa khóa. Với bộ lọc thông thấp, chúng ta có thể loại bỏ mọi thứ trừ thành phần trung bình DC. Vì vậy, bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ PWM D, chúng tôi có thể tạo ra bất kỳ điện áp DC nào mong muốn. Ngọt!

Sử dụng H-Bridge

Cầu H được tạo thành từ 4 phần tử chuyển mạch. Đây có thể là BJT, MOSFET hoặc IGBT. Để tạo ra nửa đầu (0 - 180 độ) của sóng sin, chúng tôi đặt pha B ở mức thấp bằng cách tắt Q3 và bật Q4 (tức là áp dụng PWM với D = 0). Sau đó, chúng tôi thực hiện PWMing của chúng tôi trên pha A. Đối với nửa thứ hai, khi VAB là âm, chúng tôi đặt pha A ở mức thấp và áp dụng PWM của chúng tôi cho pha B. Đây được gọi là chuyển mạch lưỡng cực.

Các MOSFET trong cầu H phải được điều khiển bởi một trình điều khiển cổng. Đây là một chủ đề của riêng nó nhưng một con chip đơn giản có thể xử lý nó. Bảng phát triển DRV8301 chứa H-Bridge, trình điều khiển cổng và shunts hiện tại một cách thuận tiện cho chúng tôi, làm cho dự án này trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Bước 4: Đo dòng điện

Mỗi chân của H-Bridge có một điện trở shunt và một bộ khuếch đại vi sai. Các shunt của chúng tôi là 0,01ohms và các bộ khuếch đại của chúng tôi được thiết lập để đạt được mức tăng 40. Do đó, 1 Amp phát triển 10mV trên shunt, sau đó được khuếch đại lên 400mV.

Các đầu ra từ bộ khuếch đại shunt được đọc bởi các ADC 12bit trên STM32F407 chạy ở chế độ chuyển đổi liên tục. Các ADC được thiết lập để lấy mẫu mỗi shunt ở 110KSPS và bộ điều khiển DMA tự động ghi các chuyển đổi vào một bộ đệm tròn 11 từ trong RAM. Khi muốn đo lường hiện tại, chúng ta gọi một hàm trả về giá trị trung bình của bộ đệm 11 từ này.

Vì chúng tôi đang yêu cầu các phép đo hiện tại mỗi lần lặp PID (ở 10KHz) nhưng lấp đầy bộ đệm ADC 11 từ của chúng tôi với tốc độ 110KHz, chúng tôi sẽ nhận được dữ liệu hoàn toàn mới mỗi lần lặp PID. Lý do sử dụng bộ lọc trung vị là vì chuyển mạch PWM có thể đưa các xung đột biến vào bộ lọc hỗn hợp và bộ lọc trung vị loại bỏ các mẫu ADC giả rất hiệu quả.

Một điểm quan trọng cần làm ở đây: Chúng ta sử dụng chân nào của Cầu chữ H cho các phép đo hiện tại? Chà, điều đó phụ thuộc vào việc chúng tôi hiện đang PWMing ở hạng nào và hạng nào vừa được giữ ở mức thấp. Chân được giữ ở mức thấp là chân mà chúng ta muốn đo dòng điện từ đó vì dòng điện luôn chạy qua điện trở shunt ở phía đó. Trong khi so sánh, ở phía được PWMed, khi MOSFET phía cao được bật và phía thấp bị tắt, không có dòng điện nào chạy qua shunt phía thấp. Vì vậy, chúng tôi thay đổi chân mà chúng tôi đo dòng điện dựa trên cực đầu ra của biến tần. Bạn có thể thấy rõ điều này trong hình, hiển thị đầu ra từ một trong các bộ khuếch đại shunt trong một khoảng thời gian. Rõ ràng là chúng tôi muốn đọc trong thời gian trôi chảy.

Để giúp gỡ lỗi các bài đọc hiện tại của chúng tôi. Tôi đã thiết lập bộ chuyển đổi Digital-to-analogue trên STM32F407. Tôi đã viết các bài đọc hiện tại mà tôi nhận được và xác định phạm vi đầu ra. Bạn có thể thấy điều này trong hình ảnh cuối cùng, màu xanh là điện áp trên điện trở bộ đệm đầu ra (tức là dòng ra / 1.1ohms) và tín hiệu màu đỏ là đầu ra DAC của chúng ta.

Bước 5: Lọc đầu ra

Bộ lọc đầu ra là một phần quan trọng của thiết kế. Chúng tôi cần những đặc điểm này từ nó:

1. Chặn tất cả chuyển đổi tần số cao nhưng chuyển tín hiệu 50Hz
2. Tổn thất thấp
3. Không gây tiếng vang!
4. Để đối phó với dòng điện và điện áp liên quan

Biến đổi fourier của tín hiệu PWM có tần số F, Chu kỳ nhiệm vụ D, giữa 0 - Vsupply vôn là: (D x Vsupply) + Sóng sin ở tần số cơ bản F và sóng hài sau đó

Điều này là tuyệt vời! Nó có nghĩa là nếu chúng ta đưa tín hiệu PWM của mình qua một bộ lọc thông thấp chặn PWM cơ bản và mọi thứ ở trên. Chúng ta chỉ còn lại thuật ngữ điện áp DC. Bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ, chúng tôi có thể dễ dàng tạo ra bất kỳ điện áp nào chúng tôi muốn trong khoảng từ 0 - Vsupply như đã giải thích.

Dựa trên các đặc điểm mong muốn nêu trên chúng ta có thể thiết kế bộ lọc đầu ra. Chúng tôi cần một bộ lọc thông thấp được thực hiện với sức đề kháng tối thiểu để tránh tổn thất. Do đó chúng tôi chỉ sử dụng cuộn cảm và tụ điện. Nếu chúng ta chọn tần số cộng hưởng từ 1 - 2KHz, chúng ta sẽ tránh được hiện tượng cộng hưởng vì chúng ta không tiêm bất kỳ tín hiệu nào gần tần số đó. Đây là thiết kế bộ lọc của chúng tôi. Chúng tôi lấy đầu ra của chúng tôi là điện áp trên C1.

Bằng cách chọn L1 = L2 = 440uH, C1 = 8,4uF, ta tính được tần số cộng hưởng là 1,85KHz. Đây cũng là những giá trị thành phần thực tế.

Điều quan trọng là đảm bảo cuộn cảm của chúng tôi không bắt đầu bão hòa ở dòng điện mà chúng tôi mong đợi. Các cuộn cảm mà tôi đã sử dụng có dòng điện bão hòa 3A. Đây sẽ là yếu tố hạn chế đối với công suất đầu ra của mạch của chúng tôi. Đánh giá điện áp tụ điện cũng rất quan trọng cần xem xét. Tôi đang sử dụng một số đồ gốm sứ 450v, rất quá mức cần thiết trong trường hợp này!

Biểu đồ mã (cho các giá trị L / C hơi khác nhau) đã được tạo bằng LTspice. Nó cho chúng ta thấy sự suy giảm gây ra trên các tần số đầu vào khác nhau. Chúng ta có thể thấy rõ tần số cộng hưởng ở mức 1.8KHz. Nó cho thấy rằng tín hiệu 50Hz gần như hoàn toàn không bị sai sót trong khi tôi có thể cho bạn biết tín hiệu 45 KHz bị suy giảm bởi 54dB!

Vì vậy, hãy chọn tần số sóng mang PWM của chúng tôi là ~ 45KHz. Bằng cách chọn tần số sóng mang PWM cao hơn, tần số bộ lọc có thể cao hơn. Điều đó tốt vì nó làm cho giá trị L và C nhỏ hơn. Điều đó có nghĩa là các thành phần nhỏ hơn và rẻ hơn. Nhược điểm là, tần số chuyển mạch PWM cao hơn dẫn đến tổn thất lớn hơn trong các công tắc bóng bán dẫn.

Bước 6: Đồng bộ hóa pha và tần số

Đồng bộ hóa với pha và tần số nguồn điện là yếu tố tạo nên biến tần hòa lưới. Chúng tôi sử dụng triển khai kỹ thuật số PLL (Vòng đã khóa theo pha) để theo dõi pha chính xác của tín hiệu nguồn. Chúng tôi làm điều này bằng cách:

1. Lấy mẫu điện áp nguồn
2. Tạo ra tín hiệu hình sin 50Hz cục bộ của riêng chúng tôi
3. So sánh pha giữa tín hiệu cục bộ và tín hiệu chính
4. Điều chỉnh tần số của tín hiệu cục bộ cho đến khi độ lệch pha giữa 2 tín hiệu bằng không

1) Lấy mẫu điện áp nguồn

Chúng tôi cấu hình kênh ADC thứ 3 để đọc điện áp đường dây. Điều này chúng ta nhận được bằng cách chia điện áp một vòi máy biến áp như hình bên. Điều này cung cấp một điện áp thay đổi tỷ lệ khoảng 1,65v đại diện chính xác cho điện áp lưới.

2) Sản xuất tín hiệu hình sin 50Hz cục bộ Tạo ra sóng hình sin 50Hz cục bộ của riêng chúng tôi thật dễ dàng. Chúng tôi lưu trữ một bảng tra cứu 256 giá trị sin. Giá trị sin mô phỏng của chúng tôi có thể dễ dàng thu được bằng cách sử dụng chỉ mục tra cứu xoay vòng tăng dần qua bảng.

Chúng ta phải tăng chỉ số của mình ở tốc độ chính xác để có được tín hiệu 50Hz. Cụ thể là 256 x 50Hz = 12, 800 / s. Chúng tôi làm điều này bằng cách sử dụng timer9 có tốc độ 168MHz. Bằng cách đợi 168MHz / 12800 = 13125 tích tắc đồng hồ, chúng tôi sẽ điều chỉnh chỉ mục của mình ở tốc độ phù hợp.

3) So sánh pha giữa tín hiệu cục bộ và tín hiệu chính Đây là phần thú vị! Nếu bạn tích hợp tích của cos (wt) x sin (wt) trong 1 khoảng thời gian, kết quả bằng không. Nếu độ lệch pha là bất kỳ điều gì khác hơn 90 độ, bạn sẽ nhận được một số khác không. Về mặt toán học:

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

Điều đó thật tuyệt! Nó cho phép chúng ta so sánh tín hiệu chính, sin (ωt) với tín hiệu cục bộ, sin (⍵t + φ) và nhận được một giá trị.

Tuy nhiên, có một vấn đề cần được giải quyết: Nếu chúng ta muốn tín hiệu của mình duy trì trong pha, chúng ta cần điều chỉnh tần số cục bộ để giữ cho thuật ngữ Ccos (φ) là cực đại. Điều này sẽ không hoạt động tốt và chúng tôi sẽ nhận được theo dõi giai đoạn kém. Điều này là do d / dφ của ɑcos (φ) bằng 0 tại φ = 0. Điều này có nghĩa là số hạng Ccos (φ) sẽ không thay đổi nhiều với những thay đổi trong pha. Điều đó có ý nghĩa?

Sẽ tốt hơn rất nhiều nếu dịch pha tín hiệu nguồn được lấy mẫu 90 độ để nó trở thành cos (ωt + φ). Sau đó, chúng tôi có cái này:

Tích phân [Asin (t) Bcos (t + φ)] = Csin (φ)

Việc giới thiệu sự dịch chuyển pha 90 độ rất dễ dàng, chúng tôi chỉ cần chèn các mẫu điện áp ADC chính của chúng tôi vào một đầu của bộ đệm và lấy chúng ra một số mẫu sau đó, tương ứng với sự dịch chuyển pha 90 độ. Vì tần số lưới hầu như không thay đổi từ 50Hz, một kỹ thuật trì hoãn thời gian đơn giản hoạt động tuyệt vời.

Giờ đây, chúng tôi nhân tín hiệu nguồn chuyển pha 90 độ với tín hiệu cục bộ và giữ một phần tích phân đang hoạt động của sản phẩm trong khoảng thời gian trước (tức là trên 256 giá trị cuối cùng).

Kết quả mà chúng ta biết sẽ là 0 nếu 2 tín hiệu được duy trì chính xác cách nhau 90 độ. Điều này thật tuyệt vời vì nó hoàn tác sự dịch chuyển pha mà chúng tôi vừa áp dụng cho tín hiệu chính. Chỉ để làm rõ, thay vì tối đa hóa số hạng tích phân, chúng tôi đang cố gắng giữ nó bằng không và chúng tôi đang chuyển pha tín hiệu chính của mình. Sự dịch chuyển pha 90 độ được giới thiệu bởi 2 thay đổi này triệt tiêu lẫn nhau.

Vì vậy, Nếu Integral_Result <0, chúng ta biết rằng chúng ta phải tăng tần số bộ dao động cục bộ để đưa nó trở lại cùng pha với nguồn điện và ngược lại.

4) Điều chỉnh tần số của tín hiệu cục bộ Bit này rất dễ dàng. Chúng tôi chỉ cần điều chỉnh khoảng thời gian giữa việc tăng dần thông qua chỉ mục của chúng tôi. Chúng tôi hạn chế tốc độ chúng tôi có thể chỉnh sửa sự lệch pha về cơ bản là lọc ra các whatevers giả. Chúng tôi thực hiện điều này bằng cách sử dụng bộ điều khiển PI với số hạng I rất nhỏ.

Và đó là nó. Chúng tôi đã khóa bộ dao động sóng sin cục bộ của mình (đặt điểm đặt dòng điện đầu ra) ở cùng pha với điện áp nguồn. Chúng tôi đã triển khai một thuật toán PLL và nó hoạt động như một giấc mơ!

Tăng tần số của bộ dao động cục bộ của chúng tôi cũng làm giảm độ lệch pha đặt trên tín hiệu chính. Vì chúng tôi đang hạn chế điều chỉnh tần số thành +/- 131 tích tắc (+/- ~ 1%) nên chúng tôi sẽ ảnh hưởng đến độ lệch pha tối đa là +/- 1 °. Điều này sẽ không thành vấn đề trong khi các giai đoạn đồng bộ hóa.

Về mặt lý thuyết, nếu tần số nguồn bị lệch quá 0,5Hz, chúng ta sẽ mất khóa pha. Điều này là do hạn chế ở trên của chúng tôi về mức độ chúng tôi có thể điều chỉnh tần số dao động cục bộ của mình. Tuy nhiên, điều đó sẽ không xảy ra trừ khi lưới điện sắp hỏng. Dù sao thì chương trình bảo vệ chống đảo chính của chúng tôi sẽ phát huy tác dụng vào thời điểm này.

Chúng tôi thực hiện phát hiện điểm giao cắt bằng 0 khi khởi động để cố gắng hết sức trong việc bắt đầu các tín hiệu chậm hơn so với điểm bù.

Bước 7: Chống đảo

Wikipedia có một bài viết tuyệt vời về các kỹ thuật đảo và chống đảo. Nó cũng ngụ ý rằng mọi người rít và vỗ tay nhiều hơn mức cần thiết khi nói đến chủ đề này. "Ồ, bạn không thể chế tạo biến tần hòa lưới của riêng mình, bạn sẽ giết ai đó, v.v."

Như đã giải thích rõ hơn qua bài báo wikipedia, chúng tôi sử dụng một số biện pháp phòng ngừa an toàn cùng nhau cung cấp sự bảo vệ đầy đủ (theo ý kiến của tôi):

1. Dưới / quá điện áp
2. Dưới / Trên tần suất

Chúng tôi có thể phát hiện những tình huống này bằng cách chỉ cần phân tích điện áp nguồn được chia tỷ lệ đã lấy mẫu của chúng tôi. Nếu có bất cứ điều gì không ổn, hãy tắt H-bridge và chờ mọi thứ trở lại bình thường.