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[参考译文] CCS/TMS320F28377S:如何减少并网逆变器中的电流谐波失真

Guru**** 2618835 points

Other Parts Discussed in Thread: CONTROLSUITE, SFRA, C2000WARE

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/684347/ccs-tms320f28377s-how-to-reduce-current-harmonic-distortion-in-grid-tie-inverter

器件型号:TMS320F28377S
Thread 中讨论的其他器件:controlSUITESFRAC2000WARE

工具/软件:Code Composer Studio

尊敬的担忧/ E2E 社区成员:

我们发现电流谐波失真约为5%,并附上黄色的电流波形供您参考。 请建议进一步改进。

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    要评估5%是否不良、取决于额定负载的百分比。  

    通常、您可以通过改善电网频率及其谐波的带宽或增益来提高 THD。  

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    谢谢。 您能不能详细说明一下任何情况下的一些示例。
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    我没有特定示例要指向您、但电流上会出现 THD、因为电流不遵循基准。 这通常是由于跟踪误差造成的。 并且可以通过增加控制环路带宽来减少跟踪误差。

    您可能还需要检查您是否具有干净的电流基准、因为这可能是 PLL 引起的失真造成的。
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    www.youtube.com/watch
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    尊敬的 Manish:

    感谢您的宝贵建议。 我们还怀疑 PLL 机制。 这里有两个 θ 值、一个是蓝色的直接网格 θ、由 TExaS SPLL_DDSRF 代码进行计算、第二个称为篡改 theta、根据下面的说明对其代码进行修改以与网格 θ 同步。 我们注意到、逆变器中大约有6 Deg 滞后生成了 Theta。 因此、我们修改/操作了代码、使逆变器生成与电网 θ 匹配的 theta 以实现同步。 提供了两个 θ 代码供您参考。

    SPLL_DDSRF 方法的代码可用:"SPLL_3ph_DDSRF_F.h"(德州仪器(TI) controlSUITE)。

    操作 Theta 的代码:

    MODET_theta=spll1.theta[0];

    if ((tandter_theta>=(0.0))&&(tandter_theta<=(6.17566664)))//0.08722222

    被操纵的 theta =操纵的 theta +(0.10466666);

    否则、如果(((tandter_theta>(6.17566664))&&(tandter_theta<=(6.28)))

    被操纵的 theta =操纵的 theta -(6.17566664);


    我们期待收到您的宝贵建议。
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    Chappidi、  

    6度相位滞后为1.6%误差、这超出了我的预期。

    无论您是不是想进行相移。  请执行以下操作  

    offset=0.104719;//(6/360)*2* pi
    
    exter_theta= spll_obj->theta[0]+ offset;
    
    if (exter_theta>(float32)(2 * 3.1415926))
    exter_theta=exter_theta -(float32)(2 * 3.1415926); 

    此致

    Manish Bhardwaj   

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    美好的一天!

    感谢您的参与、我们将实施建议的代码、并为您的分析提供我们的结果。

    此致

    Chappidi

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    尊敬的 Manish:

    我们实施了上述代码、但发现电流谐波失真没有改善。
    请允许我们获得您的宝贵建议、以帮助我们缩短设计时间。

    此致、

    Bhima Prasad chappidi
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    Bhima、

    您是否已检查 SFRA 您拥有多少带宽/增益?

    您使用的控制结构是什么?

    最重要的是、在该波形中、%load 是什么
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    尊敬的 Manish:

    很抱歉、由于我们被其他优先级占用、回复延迟。 感谢您的持续支持。

    SFRA:使用 SFRA 工具时出现一些错误,因为我们的 Mahesh 正在与您交互,SFRA 的线程链接是 e2e.ti.com/.../681247

    控制结构:20kHz 2级三相 VSC。 VSC 将670V DC 链路电压转换为415V AC 并保持单位功率因数。 VSC 控制系统使用两个控制环路:一个将直流链路电压调节至670V 的外部控制环路和一个调节 ID 和 IQ 电网电流的内部控制环路(有源和无源电流分量)。 Id 电流基准是直流电压外部控制器的输出。 为了保持单位功率因数、IQ 电流基准被设定为零。 电流控制器的 VD 和 VQ 电压输出被转换为 SVPWM 发生器使用的三个调制信号 Uabc_ref。 控制系统对电压和电流控制器以及 PLL 同步单元使用100微秒的采样时间。

    我们已在几乎100%的负载(~4.95kW)下捕获此波形。

    我们希望在当天结束时提供更多的观察结果,这一过程正在进行中,可能会为您提供更多线索,供您提供建议。

    此致、

    Bhima
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    尊敬的 Manish:

    我们希望继续提供上述信息、并分享我们的其他观察结果、即 我们对电网出口当前信息的质量捕获(复制)有基本的疑问。

    当施加大约600W 的电阻率负载时、请找到以蓝色显示的并网逆变器输出电压和以黄色显示的负载电流。 我们尝试捕获相应的 Vd 和 ID、以了解我们如何才能最好地重现数字信息。  由于负载为电阻率、我们期望理想的直线。但波形包含一些噪声信息。 您能否提供可接受的分析、或仍有任何问题(添加滤波器等)以获得直线。

    https://apis.mail.yahoo.com/ws/v3/mailboxes/@.id==VjN--dpDJWHg6b0cjdtel9OzZFyxNCLQoG6AjGPHzlGi6LH9rr5LVAgrQJWiOeuyjR4Aw0iMJb9XZfy9IvVPm1m6fxh-J5C6LyUnkpuuSevalNc/messages/@.id==AJ2GPAEwZjbaWvVsMAewwNWqjtk/content/parts/@.id==2/thumbnail?appId=YahooMailNeo&downloadWhenThumbnailFails=true&pid=2Inline image

    蓝色表示 Vd,Pu 值表示1 = 800V,橙色表示 ID,Pu 值表示1 = 10A。希望以上信息可以为您提供更多信息以供您分析。

    此致、

    Bhima

     

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    尊敬的 Manish:

    我两次尝试上传几个波形(已加载,但收到消息,需要管理员批准等...) ,即导出电流,在 DSP I/O 端口上捕获,以了解和区分硬件和代码之间的问题。 当连接到电阻负载的逆变器和电流平衡且为纯正弦波时、我们无法将 ID 作为直线、因此代码中似乎存在问题。
    希望您可以推荐一些数字滤波器或任何建议。 即使我们尝试了陷波滤波器、也没有发现任何改进。 我们在这一点上被震惊了。
    我们期待收到您的宝贵建议。
    此致、

    Bhima Prasad。
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    让我与主持人核实一下正在发生的情况。
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    尊敬的 Manish:

    感谢您的宝贵建议。

    请查找随附的 GTI 结果、这些结果是在不同的 ISR 频率下获取的、例如25usec、50usec 和100usec。 开关频率为20kHz。我们注意到不同 ISR 值的改进。 我们认为、我们可能无法正确实施代码、因为我们没有看到不同 ISR 的影响、并且在所有上述 ISR 频率中发现相同的结果。

    我们期待收到您的进一步指示。

    此致、e2e.ti.com/.../readings-at-different-isr-freq.rar

    Bhima Prasad

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    Bhima、

    当您从25usec 变为50usec 再变为100usec 时,您是否为控制环路计算过效率?

    此外,当 ISR 运行得更快时,是否确保触发 ADC 的速度更快?
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      尊敬的 Manish:

    很抱歉,响应延迟, 我们已更改控制系数。 但是、我们再次优化并捕获了波形、 发现25us ISR 运行情况几乎没有改善。 即 ,在5kw 100%负载下,所有阶段(6.1、6.2、6.1%)的 iTHD 一致性,所有阶段的 pf 均为单位。     随附的相应代码和图像供您参考。  

    ADC 与 PWM 同步。 我们能够以 40kHz (25us)的最大 ADC 频率运行 ISR。 随着 ADC 与 PWM 同步、我们很难将 ISR 增加到40kHz 以上。 是否有任何其他方法可以将 ISR 频率增加到40kHz 以上、因为我们需要根据您的建议验证更高频率的 ithd 结果。

    请 提供您的分析以达到目标 ithd <3%。

    谢谢、此致、

    Bhima Prasad。

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    Bhima、
    请检查 SFRA 并查看您有多少徽标宽度
    2.您能否放置一个硬化分析器并判断谐波在哪里???

    我想您目前只在电网基础上运行 ABC-DQ0、ABC-DQ0中的 PI 是频域中的 PR 控制器、这意味着谐波的带宽不是很好、这会导致谐波失真。

    www.ti.com/.../tidub21b.pdf 中的图41

    您可能必须运行其他 ABC-DQ0控制器。
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    对于双更新、即以40kHz 运行 ISR、您需要为电流配置两组不同的 ADC 转换。 每次读取不同的寄存器/备用寄存器. 一个在 PRD 处呈三角形、另一个在 ZRO 处呈三角形
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    尊敬的 Manish:

    很高兴 立即得到回复并注意您的建议、

    1) 1)当前我们无法运行 SFRA。 我们肯定会使用此工具、它可以更快、准确地进行稳压器调优。

    2) 2)我们的5次谐波有问题。

    3) 3)我们希望 根据所附文档修改(如阴影中所示添加了额外的块)我们的控制流 、以解决第5次谐波问题。

    4) 4)我们还将根据您的建议配置 ADC、例如在 PDR 上配置一个触发器、在 ZROe2e.ti.com/.../PI-for-5th-Harmonic.pdf 上配置另一个触发器

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    先前的回复中缺少一个附件

    此致、

    Bhimae2e.ti.com/.../add5thharmonic-pll.pdf

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    Bhima、

    当然可以通过不同的方法来实现该补偿、

    请访问 www.amazon.com/.../ref=sr_1_2

    要找到实现此目的的方法、

    您可能不需要运行第5次硬本体 PLL,只需从它中取出5个 ω 就可以了。

    说实话、我自己在三相转换器中使用此器件的经验较少、因此我需要进一步考虑。
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    尊敬的 Manish:

    我们发现您的意见有所改进。 我们添加了 DF22控制 器、以消除第3、5谐波的重要性。  我们 手动(试用和错误)调整 Kii、WRC1系数、直到获得优化的 Ithd、然后附加文档供您参考。现在、Ithd 大约为4.7到5.5%(<6%)。我们的目标是降低 Ithd <3%。 还需要做些什么。

    我希望我们能够借助 SFRA 工具进一步微调。 但我们在使用 SFRA 时会遇到错误。 首先、我们希望解决 SFRA 问题、以便正确使用该工具。 请建议。

    请澄清我们对 SFRA 可用于 微调 GTI 所有部分的 PI 控制器的怀疑。 因为我们 基本上对 GTI 使用两个 PI 控制器、一个用于电压稳压器产生 ID_ref、第二个用于电流 PI 控制器。 现在、我们将为第三、第五、第七++添加 DF22控制器、以消除谐波。  我想我们需要一个接一个地调谐、或者是否有任何程序。

    此致、

    Bhima Prasad

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    Bhima、

    我很高兴事情朝正确的方向发展。

    是的、对于 SFRA、您必须一次调优一个环路。

    对于 PR 控制器、由于必须测量电网频率下的环路增益、因此需要在直流条件下运行逆变器。

    我不知道为什么您遇到 SFRA 问题、我们确实有在 F28377D 上运行的示例、也许您可以比较这些已知良好的代码序列和您拥有的代码序列。

    C:\ti\c2000Ware_DigitalPower_SDK_1_00_00_00\solutions\TIDM_hv_1ph_dcac\f2837x\gridconnectedinvlfltr

    此致
    Manish Bhardwaj
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    尊敬的 Bhardwaj:

    感谢您的持续支持和激励。

    我们有一个好消息要与您分享、现在可以清除错误、SFRA 工具可以使用 IQ 格式代码。 之前、我认为 SFRA 工具不起作用的原因可能是 SFRA 代码更改为浮点、因为我们希望与我们的代码格式相匹配、例如浮点格式。 我的回答是否正确?亲爱的 Bhardwaj?
    开环结果将于明天进行、以找出闭环系数、并将共享结果。

    谢谢、此致、
    Bhima。
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    尊敬的 Bhardwaj:

    使用 SFRA 工具的 GTI 结果:

    负载=电网=5kW (满负载)、 GTI_Switching 频率:20kHz、电网频率:50Hz

    FRA 设置=默认=频率矢量长度= 100、起始频率= 100Hz、每十倍频步进数= 40、注入幅值=.01

    生成的 CSV 文件。

    调优 Kp 为0.08、TI = 0.09、Ki = 8、直到我们得到带宽= 0.11kHz、增益裕度= 5.07dB、相位裕度= 57.78Degrees (我们是否可以知道主 GTI 工厂的 BW、GM 和 PM 的推荐值是多少)

    我们已将这些值嵌入代码中、并观察到、在5kW 电网负载下、ithd 约为11%。

    我想、我们在正确使用 SFRA 工具时缺少一些东西。 我是否可以获得一些正确 使用此工具的线索。

    此致、

    Bhima Prasad。

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    当您在电网频率下使用 ABC-DQO 变换时、SFRA 图看起来正常。 您可能不需要太多带宽。 您得到的数字看起来稳定。
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    此外、根据图、您似乎也没有太多的增益、100Hz 时的 OL 增益几乎不高于零、

    我认为以下内容将会有所帮助

    1.移至双采样、这将使用 SFRA 改善相位裕度
    2.改进相位裕度后,您可以设计一个超前滞后补偿器,通过折衷一些相位裕度来提高带宽,这将提高 OL 曲线中的增益。
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    感谢 Bhardwaj、e2e.ti.com/.../current_5F00_control_5F00_3ph_5F00_GTI.pdf

    我们将在上面尝试并为您提供结果。

    但是、我们希望与您分享随附的电流调节器原理图以及其他问题、以供您参考并进行说明。 我们面临两个问题、一个是我们无法以浮点格式运行 SFRA 工具、第二个问题是我们无法在 IQ format.ca中找到三次/五次谐波(DCL_DF22)控制器代码、我们获取了 IQ 格式的 DCL_DF22代码。

    此致、

    Bhima Prasad

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    尊敬的 Bhardwaj:

    请注意不同谐波影响的重要性。

    您能不能以 IQ 格式为我们提供 DCL_DF22代码。 1.移至双采样=请详细说明

     

    此致、

    Bhima

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    在之前的回复中未收到结果

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    抱歉、未附加结果。请查找 attachmente2e.ti.com/.../harmonic_5F00_thd_5F00_inverter.pdf

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    Chappidi、

    1. IQ 格式的 DCL 代码: DCL 库未移植到 IQ 格式、并且没有计划将其移植到 IQ 格式。

    您可以使用位于 controlSUITE 中太阳能库下的 CNTL_2P2Z 模块、请注意 CNTL_2P2Z 模块中存在符号更改

    下面是使用它的逆变器示例:

    C:\ti\controlSUITE\development_kits\HV_1PH_DCAC\v1_04_00_00\f2837x

    2.我不确定您的谐波补偿是否正确。 遗憾的是、我自己没有对 DQ 域中的三相逆变器执行此操作。

    有几种方法可以实现此目的

    以下是实现此目的的一个建议。

    由于 DQ 变换,您使用它的方式将不起作用,如果控制在 abc 域中,则我为单相向您展示的方法将起作用。 它在 DQ 域中的工作方式将会非常不同

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    另外,我还想说的是,对于第5次血压,你只会有负序列和第7次正序列。 因此、在 DQ 域中使用时、必须适当地对所用的 θ 进行乘法。
    例如,在上图中,我乘以6*theta,因此当它在 DQ 域中完成时,(7w-w)->6w in DQ
    对于5次谐波、(-5W-w)>-6w

    因此、第5个和第7个都生成6w、序列不同、您将需要 DQ 域中的两个谐波补偿器块、我在上面已经显示过。

    也适用于5次谐波
    www.allaboutcircuits.com/.../
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    尊敬的 Bhardwaj:

    感谢您的宝贵意见、很抱歉、由于理解、实施和其他优先事项、我们花了更多的时间来回应。 我们已经按照上面的原理图中的建议在 DQ 域中实现了谐波控制。 我们了解实施的新模块(以阴影显示)正在响应、这意味着我们能够看到一些输出。 请查找附加的控制,通过考虑上述原理图,该控制已添加到我们的现有控制中。 此外、如 pdf 中提供的那样、在相应点的图形中找到结果。

    但我们没有发现性能的改善、即谐波的降低。 您能否验证我们的控制原理图并提供您的建议?

    此致、

    Bhimae2e.ti.com/.../GTI_5F00_control.pdfe2e.ti.com/.../harmonic_5F00_graphs.pdf

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    您好!

    我感到惊讶 的是、您没有看到改进、但是、目前我不确定我可以在这个主题上提出更多建议、因为这是我对这个主题的了解限制。  

    我相信您可能希望获得比我更了解的顾问等的帮助。 此外、考虑到这是系统级问题(而不是器件级问题)、这超出了我们通常在论坛上提供的支持范围。  

    我们将对进行测试  

    在 我们对该设计进行了全面测试并实际试验了其中的一些技术之后、我们将会更有见识。

    我知道这不能解决您的问题、但对于您最初的问题、我提供了一些建议和指导(尽管它不属于支持任务的范围、因为它不依赖于我们推广/推广的器件或解决方案)。

    我将关闭此主题、如果您有任何与器件相关的其他问题、请创建新主题。  

     

    此致

    Manish Bhardwaj