a.a. 2015/2016 Docente: Stefano Bifaretti email: bifaretti@ing.uniroma2.it
Controllo ad anello aperto Il filtro LC è necessario per ridurre le ondulazioni di corrente e di tensione ed è dimensionato in modo da mantenere v c circa costante. R rappresenta le perdite sugli avvolgimenti di L. In conduzione continua si ottiene una tensione sul carico v c proporzionale al valore desiderato v i. 2/25
Controllo ad anello aperto Vantaggi del filtro LC rispetto a un filtro del I ordine: Migliore filtraggio delle armoniche attenuazione in continua più bassa minore dissipazione Svantaggi: introduce una risonanza costo maggiore 3/25
Per sintesi del sistema di regolazione è conveniente utilizzare il modello average del convertitore al fine di ricavare la f.d.t. F(s) che include il modello del convertitore e del carico. 4/25
Si ricava la f.d.t. trascurando la resistenza R essendo La f.d.t. è caratterizzata da due poli complessi coniugati 5/25
Il filtro viene dimensionato in base alla frequenza f s di commutazione da attenuare e al ripple di corrente desiderato. Esempio: E a = 100V V u =50V f s =10kHz I u =10A R c =5 I u =0.1I u 1. Si calcola il valore di L in base al ripple desiderato: 2. Imponendo un valore di smorzamento non troppo alto in corrispondenza del massimo carico (per non ridurre la banda passante) e non troppo basso (per evitare un picco elevato alla risonanza), si calcola n e C: N.B.: dipende dalla corrente di carico 6/25
Il filtro viene dimensionato in base alla frequenza f s di commutazione da attenuare e al ripple di corrente desiderato. Esempio: E a = 100V V u =50V f s =10kHz I u =10A R c =5 I u =0.1I u N.B.: dipende dalla corrente assorbita dal carico 7/25
r Pulsazione di risonanza 8/25
Risposta a catena aperta V u Conduzione continua, R=0, V ce =1V 9/25
Risposta a catena aperta V u Conduzione continua, R=0.2, V ce =1V Effetto di R: aumento dello smorzamento e dell errore a regime 10/25
Risposta a catena aperta V u Conduzione discontinua, R=0.2, V ce =1V 11/25
Un controllo a catena aperta spesso non consente di regolare con un errore contenuto la tensione sul carico v c poiché dipende, oltre che da E a eda,da: a) tipo di conduzione continua o discontinua; b) dalla corrente di uscita; c) cadute di tensione sull interruttore statico, sul diodo e sulla resistenza parassita R. Per una regolazione più accurata occorre inserire un controllo a catena chiusa sulla tensione v c. 12/25
Schema a blocchi equivalente del sistema ad anello chiuso 13/25
Un semplice regolatore proporzionale non è utilizzabile poiché potrebbe rendere instabile il sistema. Si ricorre ad un regolatore Proporzionale-Integrale (PI) Il regolatore deve essere progettato per garantire: la stabilità del sistema; una buona precisione di inseguimento a regime permanente della grandezza di uscita; una risposta dinamica sufficientemente veloce. 14/25
f.d.t. ad anello aperto Se il sistema non presenta zeri positivi, dallo studio dei diagrammi di Bode della f.d.t. a anello aperto si è possibile determinare il grado di stabilità, l errore di inseguimento a regime e labandapassantedelsistemaaciclo chiuso. 15/25
Banda passante 130 Hz Precisione Regolatore PI con 16/25
Risposta a con controllo di tensione v rif Buona risposta dinamica Errore a regime praticamente nullo 17/25
Risposta ad anello chiuso con controllo di tensione Picco di corrente troppo elevato durante il transitorio Il picco può essere eliminato introducendo un controllo a catena chiusa della corrente. 18/25
Controllo della corrente Inserendo un anello per il controllo della corrente si possono separare gli effetti sulla corrente e sulla tensione. 19/25
Sintesi del Regolatore di corrente Esaminando l anello di controllo della corrente si può notare come la tensione v c agisca come un disturbo sulla catena diretta. f.d.t. a catena aperta 20/25
Sintesi del Regolatore di corrente I parametri K pi2 e i2 possono essere scelti in modo tale che la risposta al gradino della f.d.t. ad anello chiuso non presenti sovraelongazioni, ovvero si sceglie i2 = 21/25
Sintesi del Regolatore di corrente Con tale posizione, la f.d.t. ad anello chiuso diventa: L anello di corrente può essere quindi approssimato con una costante di tempo pari a 2 22/25
Sintesi del Regolatore di tensione Utilizzando il risultato ottenuto dalla sintesi dell anello interno di corrente, si può ricavare la f.d.t. ad anello aperto della tensione I valori di K pi1 e i1 devono essere scelti in modo tale che l anello di tensione sia più lento di quello di corrente e sulla base dei valori desiderati per il margine di guadagno e margine di fase. 23/25
Sintesi del Regolatore di tensione Scegliendo K pi1 = 2 i1 = 0.005 24/25
Risposta ad anello chiuso con controllo di corrente 25/25