Kontrol Robust BerbasisDigital QFT Untuk Konverter Mode Arus

Kontrol Robust BerbasisDigital QFT untuk Konverter Mode Arus DC-DC

Dina herdiana0722112

Abstrak

• Teknik kontrol robust QFT diimplementasika pada analog dan berhasil diadaptasi ke daerah digital

• Konkretnya, makalah ini mempertimbangkan desain pengkondisian unit daya yang harus dimasukkan dalam penghitungan ketidakpastian konverter seperti mode konduksi, beban, input tegangan atau element penyimpanan

• prosedur untuk menganalisis frekuensi sampling minimum – perubahan desain QFT standar analog kontrol digital dengan

menggunakan transformasi yang akurat dari daerah s ke z. – memastikan kestabilan konverter menggunakan teorema

Kharitonov.– implementasikan dengan menggunakan alat FPGA.

Pendahuluan

• kontrol digital telah muncul sebagai salah satu konverter daya swiching dc-dc.

• Kontrol digital memiliki konsumsi daya lebih rendah

• kontrol digital pada rancangan mempertinggi kehandalan untuk nilai komponen yang lebih rendah

• kemudahan pengaturan dan fleksibilitas dalam menemui modifikasi sistem

Merancang kontroler digital

• Namun dalam beberapa aspek harus diambil perhitungannya ketika merancang kontroler digital dalam daerah konverter daya dc-dc. – frekuensi sampling harus dipilih menurut frekuensi switch

konverter.– asosiasi untuk realisasi filter, diorientasikan untuk peringanan

beberapa sumber gangguan seperti quantisasi error dan menyempurnakan noise.

• delay algoritma, jika terdapatat switching frekuensi tinggi• sistem sampel data robust kontrol biasanya kurang intuitif

dan jangkauan performansi bergantung pada frekuensi sampling desain

Perancangan

• kontrol nonlinier berlaku untuk konverter dc-dc ditemukan di mode sliding dimana kontrol mode sliding digunakan untuk konverter buck boost yang harus menanggapi perubahan kasar di tegangan referensi.

• teknik robust QFT di konverter dc-dc dan memperhitungkan persyaratan waktu diskrit yang mempengaruhi frekuensi sampling.

• pemilihan frekuensi sampling yang tidak tepat dapat menyebabkan ketidakstabilan

• Penerapan teknik ini dalam bidang konverter dc-dc dan untuk memvalidasikannya dengan hasil eksperimen.

• perancang dapat menggunakan versi waktu kontinu klasik dari metode QFT untuk mengambil kontroler robust dan selanjutnya mengevaluasi permintaan sampling sistem closed loop, menghindari langkah trial dan error dalam alam data QFT konvensional.

• Penerapan teknik Digital QFT Kontrol Robust dalam bidang konverter dc-dc dan untuk memvalidasikannya dengan hasil eksperimen

Kontrol Digital Robust untuk Regulasi Tegangan Output.

• Gambar 1 skematik rangkaian current-mode buck converter

blok diagram current-mode konverter buck dan subsistem kontrol

• Regulasi tegangan koverter biasanya dicapai dengan feedback, seperti ditunjukkan pada tegangan input dan ganguan arus output. Regulasi robust dicapai oleh kontroler yang terdiri dari prefilter F (s) dan kontroler C (s).

• Gic vo (s)adalah adalah kontrol untuk fungsi transfer output dari konverter mode arus, sementara Gvg vo (s) dan respon model konverter Zout untuk tegangan input dan ganguan arus output

diagram current-mode buck converter dan subsistem kontrol

• fungsi transfer kontrol F(z) dan C (z) yang tepat dicari sehingga sistem stabil dan memenuhi kinerja persyaratan ketidakpastian sistem.

• perpanjangan QFT untuk menyempel sistem data bergantung pada pilihan frekuensi sampling ωsm= 1/ Tsm

• frekuensi sampling minimum diperlukan untuk realisaisi digital

• Untuk mendapatkan kebutuhan frekuensi sampling minimum transformasi z dilakukan ke kontroller.

• stabilitas kriteria Routh Hurwitz- dan teorema Kharitonov dapat diterapkan untuk fungsi transfer diskrit pada bidang w(z=(w+1)/(w-1)) untuk mendapatkan rentang frekuensi pengambilan sampel yang menjamin kestabilian sistem meskipun tidak pasti.

• Jika stabilitas sistem robust ini meyakinkan untuk kepastian TSM, diharapkan sifat regulasi frekuensi rendah akan tetap berlaku

Contoh desain

• pengadaptasian dari kontroler analog QFT untuk konverter dc-dc yang memenuhi standar ESA untuk pengkondisian daya dan kontrol

• Desain QFT analog untuk aplikasi menunjukkan desain harus mempertimbangkan beberapa sumber ketidakpastian

Desain sistem kontrol untuk konverter buck

Implementasi kontrol FPGA

• Dua loop kontrol diimplementasikan: tegangan kontrol digital loop dan loop kontrol analog

• Sistem ini menggunakan sebuah konverter A/D untuk mendapatkan nilai digital dari tegangan output yang akan diproses sehingga akhirnya menghasilkan nilai digital yang sesuai dari ic referensi induktor

• Seperti referens ic diubah dalam sinyal analog melalui konverter D/A. Sinyal output DAC ditransmisikan ke blok PWM di mana kontrol sinyal konverter u dihasilkan

Hardware platform

• prototipe ini kami menggunakan FPGAVirtex-5 FF676 Protoboard

• Untuk pengambilan sampel saat ini, sebuah INA 196 digunakan. Perangkat ini adalah sensor arus dengan kebisingan rendah dan distorsi

• Langkah-langkah:• kontrol tegangan dilakukan sinkron dengan periode

switching, pertimbangkan suara yang disebabkan oleh perubahan keadaan saklar konverter(dering)

• Tegangan sampel yang diambil di daerah di mana dering tidak dapat mempengaruhi kualitas informasi.

• Dalam rangka mempertahankan sinkronisasi antara arus loop dan tegangan digital loop-analog, kita menggunakan sisi kenaikan dari sinyal kontrol (U) sebagai sinyal input dalam perhitungan kontroler.

• Sinyal (S [n]) menentukan korespondensi antara siklus switching dan siklus kontrol.

• Setelah nilai Vout terdaftar, perhitungan kesalahan tegangan dilakukan (Ve). Nilai ini digunakan bersama dengan fungsi transfer pengendali C (z), untuk menghitung konverter duty cycle (D). Bertujuan untuk mengurangi waktu eksekusi total

• perhitungan C (z) dilakukan dengan menggunakan pemrosesan paralel.

• Akhirnya, state machine dirancang untuk mengontrol fungsi DAC dan sinkronisasi dengan output C (z).

• Percobaan telah dilakukan dengan mengamati kedua nilai tegangan suplai, baik minimum dan maksimum. Hal ini dapat diamati bahwa tegangan output mengikuti tegangan referensi seperti yang diharapkan

Kesimpulan

• menerapkan kontrol digital untuk konverter dc-dc dengan menggunakan alat kontrol robust seperti QFT

• Keuntungan utama dari metode ini adalah frekuensi sampling minimum dapat diturunkan secara numerik, menghindari desain iteratif, ketika menemukan sebuah frekuensi sampling yang sesuai.

• kontrol robust dari pengkondisian unit daya telah diadaptasi dengan menggunakan metode ini dan telah diimplementasikan dalam sebuah prototipe dengan menggunakan perangkat FPGA

• kontrol robust dari pengkondisian unit daya telah diadaptasi dengan menggunakan metode ini dan telah diimplementasikan dalam sebuah prototipe dengan menggunakan perangkat FPGA