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数字电源PID控制，输出震荡

JiaChuang Chen
Genius 5055 points


采用MCU制作的12V转36V1A的数字电源，ADC采样，PID处理，定时器PWM输出驱动MOSFET。

现在的问题是：
1：空载开机有过冲到45V左右。

2：工作时候低频震荡，输出有低频震荡纹波。

增大Kp震荡加剧，减小Kp震荡也加剧。

3：当输出接近预设值之后，积分项还有很大，一直起作用，这个应该怎么处理？

 

附图：低频震荡的输出纹波：

  • 0
    TI__Mastermind 35514 points

    首先第一条可以内部设计软启动，来缓解，如果不开驱动直接上电冲击就已经很高，就只能在输入端加入电阻等硬件来缓解了

    第二条闭环这种东西还是比较复杂的，你再把积分减小调调看。

    开环试试看看有没有类似现象，如果没有就再调调闭环参数吧。

  • 0
    Intellectual 500 points

    PID参数是否合理，建议先仿真看一看。

  • 0 回复 yaohua he
    Mastermind 6845 points

    输出过冲问题，明显的缓启动时间不够，适当做长一些，积分环节加大。对于低频的振荡问题，我也遇到过，可以试试调节一下KI值，取小一些，当然这个需要优化环路PID值，不同的产品差异还是很大的。

  • 0
    Genius 5490 points

    可以试试使用内部设计软启动，来缓解。

  • 0 回复 Frank Xiao
    Genius 5055 points

    Frank 1 说：

    首先第一条可以内部设计软启动，来缓解，如果不开驱动直接上电冲击就已经很高，就只能在输入端加入电阻等硬件来缓解了

    第二条闭环这种东西还是比较复杂的，你再把积分加大调调看。

    开环试试看看有没有类似现象，如果没有就再调调闭环参数吧。

    首先非常感谢你的回复，麻烦再问一下一些问题：

    1：你所说的内部软启动是指用程序控制的吗？应该怎么设定呢？是开机之后PWM缓慢慢增加，等到输出达到要求之后再用PID吗？

    2：还有一个问题就是当负载去掉时候，电压也会过冲非常高，导致一段时间PWM占空比都为0。这个即使设置软启动之后也无法解决。

    3：我把比例减小，积分减小之后，震荡减弱了，但还是没有完全消除。

  • 0 回复 yaohua he
    Genius 5055 points

    yaohua he 说：

    PID参数是否合理，建议先仿真看一看。

    PID参数也可以仿真吗？请问应该用什么软件怎么仿真呢？

  • 0 回复 LIANGPING HU1
    Genius 5055 points

    LIANGPING HU1 说：

    输出过冲问题，明显的缓启动时间不够，适当做长一些，积分环节加大。对于低频的振荡问题，我也遇到过，可以试试调节一下KI值，取小一些，当然这个需要优化环路PID值，不同的产品差异还是很大的。

    积分环节减小和比例环节减小之后，震荡有所改善，但是开机过冲和负载突然变小过冲依旧无法解决。

  • 0 回复 JiaChuang Chen
    TI__Mastermind 35514 points

     

    JiaChuang Chen 说：

    首先第一条可以内部设计软启动，来缓解，如果不开驱动直接上电冲击就已经很高，就只能在输入端加入电阻等硬件来缓解了

    第二条闭环这种东西还是比较复杂的，你再把积分加大调调看。

    开环试试看看有没有类似现象，如果没有就再调调闭环参数吧。

    首先非常感谢你的回复，麻烦再问一下一些问题：

    1：你所说的内部软启动是指用程序控制的吗？应该怎么设定呢？是开机之后PWM缓慢慢增加，等到输出达到要求之后再用PID吗？

    2：还有一个问题就是当负载去掉时候，电压也会过冲非常高，导致一段时间PWM占空比都为0。这个即使设置软启动之后也无法解决。

    3：我把比例减小，积分减小之后，震荡减弱了，但还是没有完全消除。

    [/quote]第一条是的，首先让占空比慢慢展开。

    第二个问题，这个冲击是浪涌导致的，设置软起是有作用的，同时这个还与你的动态响应有关，比如你输出电压高于基准时占空比要多久才会变化。

    （其实这个你也可以改善，输出电压高于基准的5%-10%就封闭占空比，PID同时是工作的。）

    第三条，你理论上是把动态响应调慢了，稳定性更好，而且对你的低频纹波有一定的衰减，但是肯定不可能完全消除。

    （关键还是找到低频脉动的来源，才能从根本上解决问题）

    谢谢。

  • 0 回复 JiaChuang Chen
    Mastermind 6845 points

    首先，开机过冲问题，需要调节缓启动电路，将启动时间，尽可能的放慢，慢慢的放开基准。积分环节适当的加大。

    第二个，动态负载的过冲，这个就涉及到环路的问题了，调节起来比较负载，需要PID参数综合调节。有环路分析仪的话，可以边看遍调节。

    如果是大负载动态，可以考虑做两套环路。