Power Electronics

Перейдем от обсуждения непосредственно к делу.
Я снял кривую разгона преобразователя без нагрузки

Тангенциальным методом определил коэффициенты -a=-7V, L=0.25 ms
Рассчитал Кп для ПИД регулятора с учетом делителя напряжения 1:10, получил Кп=1,7.
Рассчитал Ти=0.13 мс
Рассчитал Тд=0.21 мс
Рассчитал резисторы и конденсаторы в цепях ОУ.
Получил такие Переходные характеристики:
5 вольт холостой ход

5 вольт 3 ампера

50 вольт холостой ход

50 вольт 3 ампера

Везде переходные кривые без перерегулирования и больших выбросов, это безо всякой ручной подстройки.
Естественно на минимальном напряжении и холостом ходе получились пульсации из-за ЧИМ, не относящиеся к собственно регулятору.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

И для максимального напряжения на выходе. И судя по всему, разгонная характеристика нагруженного преобразователя, на участке максимального разгона, не сильно отличаются от холостого хода.
А для минимального напряжения, из-за большой пульсации, практически невозможно использовать метод Зиглера-Никольса.

Трудно сказать на сколько это хорошо, т.к. не с чем сравнивать.
При максимальном выходном напряжении и нагрузке преобразователь выглядит явно слабоватым. Регулятор здесь не участвует, так как для этого отсутствует необходимый запас мощности.
Не понятно для какого входного напряжения эти характеристики сняты (максимального или минимального).
Стоило бы ещё посмотреть, как источник себя ведет при 100% скачках нагрузки, а также при скачках входного напряжения. Так как после импульсного стабилизатора предполагается использовать непрерывный, то в любых ситуациях должен обеспечиваться необходимый запас напряжения, требуемый для работы последнего.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Модель пока далека от реальности, в ней "среднепотолочные" компоненты. Сейчас занят изготовлением реального трансформатора, чтобы обмерить его индуктивности, активные сопротивления и подставить в модель реальные параметры. От трансформатора слишком многое зависит в этой схеме.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Да, все правильно, это я специально ограничил мощность верхней частотой, чтобы в полной мере проявилось самовыравнивание. Динамика естественно уменьшилась.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Некоторые итоги

Вряд-ли это это имеет смысл. При настройке по разгонной характеристике имеет значение только начальный её участок, на котором разгон имеет максимальную величину. Установившееся значение практически игнорируется. Поэтому все манипуляции с этим участком, по большей части, не влияют на результат. Разве, что оставляют режим максимальной нагрузки без регулятора.
Теперь по поводу настройки. Метод ЛАФЧХ (диаграмма Боде) более точный и поэтому для него важны конкретные режимы работы преобразователя. При настройке по разгонной характеристике важен только её наиболее скоростной начальный участок. А эта скорость будет максимальной при максимальном входном напряжении преобразователя. Вывод - в качестве настроечной надо выбирать разгонную характеристику, соответствующую максимальной частоте преобразования и максимальному напряжению питания (на входе).

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Несомненно

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Valvol, как Вы считаете, нужно ли предусмотреть в таком преобразователе ограничение среднего тока ключей?

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Обязательно.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Если Вы ещё самостоятельно не разобрались, то я нашел время оформить небольшую "помогалку" https://disk.yandex.ru/i/HaB_OVTMjqbmqA

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Весьма похвально и соответствует духу нашего форума.
Такие "помогалки" из серии "сделал сам, помоги другому!" позволяют совместно решать многие проблемы.
Однако, в предложенном документе, к сожалению, есть неучтенный момент. Не учитывается коэффициент передачи ГУН (генератор управляемый напряжением), включенного между выходом ОУ регулятора и входом преобразователя. Этот узел, как и делитель напряжения (коэффициент передачи которого учитывается) является элементом контура управления и его коэффициент передачи также должен учитываться. Однако, при снятии разгонной характеристики ГУН как-бы и не нужен, т.к. просто устанавливается максимальная частота преобразования.
Почему при этом получаются удовлетворительные результаты трудно сказать. Возможно что-то типа эффекта неисправных часов, которые два раза в сутки показывают правильное время.
По идее, эту разгонную характеристику надо также поделить на коэффициент передачи ГУН (максимальное управляющее напряжение).

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Эффект часов тут не при чём.

Давайте определимся с составом системы регулирования:

1. Объект регулирования - нагрузка
2. Параметр регулирования - напряжение на нагрузке
3. ПИД-регулятор
4. Регулирующий орган - преобразователь напряжения в комплекте со всем его содержимым (ГУН или ШИ-модулятор, трансформатор, выпрямители, сглаживающие фильтры и т.д.)
5. Регулируемая среда - электрическая энергия

Поскольку система регулирования следящая и замкнута, то коэффициент передачи регулирующего органа компенсируется обратной связью через ПИД регулятор.

Другое дело, если регулирующий орган очень медленный, то конечно его задержка регулирования будет влиять на переходную характеристику, в этом случае действительно потребуется частотный метод определения параметров регулирования, ну или ручной.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

В данном случае дело не в быстродействии или методе. А в том, что на этапе расчета (пусть даже и упрощенного) не учитывается передаточная характеристика ГУН.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

ГУН отдельно в системе регулирования не существует, регулирующий орган - это всё вместе, а то бы мы и коэффициент трансформации трансформатора учитывали бы.
А делитель напряжения на выходе перед регулятором это по гидравлической аналогии байпасный трубопровод меньшего сечения, чем основной, и на этом меньшем стоит расходомер, при этом измеряет общий расход, но с коэффициентом отношения сечений.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)

Хорошо, чтобы понять проблему, предлагаю провести небольшой эксперимент.
Вставьте между выходом ОУ регулятора и входом ГУН ИНУН (E компонент) с коэффициентом передачи, скажем 100 либо 0.01. В вашей концепции это ведь ничего не поменяет?! Типа система всё скомпенсирует. Вот и посмотрите на реальном примере, к чему это приведет.
Если смысл данных манипуляции не понятен, то просто модернизируйте свой ГУН так, чтобы его чувствительность по входу увеличилась в 100 раз.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Регулирующий орган должен обеспечивать диапазон регулирования регулируемого параметра, коэффициент передачи не обязательно должен соответствовать точно диапазону регулирования, может быть и больше. Меньший же коэффициент передачи может не обеспечить диапазона регулирования. Это как в УМЗЧ с ОС, коэффициент усиления транзисторов должен быть «не менее», при этом коэффициент усиления УМЗЧ зависит от ОС и не зависит от коэффициента усиления конкретного транзистора. Малый коэффициент передачи ГУН, например, можно скомпенсировать коэффициентом трансформации трансформатора, главное, чтобы регулирующий орган, в данном случае преобразователь целиком, обеспечивал нужный диапазон регулирования электрической энергии.

_________________
Я всё умею делать сам,
И я не верю чудесам!
Сам! Сам! Сам!
(песенка Самоделкина) (с)