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【设计竞赛】物联网DC-AC并网逆变器(开发期间不断更新)

菜鸟
2018-03-19 12:01:45    评分

        如题,准备使用dsPIC33EP系列的丰富功能做一个并网逆变器,规格暂定为12V DC输入,220V 50HZ正弦并网同步输出,功率200W。为了与"智能"更为贴近,考虑将设备联网,使用物联网IoT模块,可用手机App远程控制和查看运行情况。


       今天收到了红色礼物,不只是开发板哦,感谢EEPW,感谢Microchip,同样的祝福送给你们。。

      

IMG_5620(20180319-111536).jpg


        接下来就开始进入紧张的开发制作阶段了,帖子会不断更新进展,苹果大奖在等着我,哈哈。。。。。。。






菜鸟
2018-03-20 14:09:19    评分
2楼

加油啊!! 期特看联网设备的操作 


菜鸟
2018-04-02 15:20:34    评分
3楼

时间过的飞快,转眼4月份就已经到来。离比赛结束也还只剩下一个月的时间,前段时间忙于工作,导致进度落下好多了,计划赶在清明小长假之前完成PCB设计,剩下的时间就用来代码的调试。

声明一下,本人是刚入行的新手,水平实在很有限,论坛里高手如云,有什么建议或意见欢迎提出来指教一二,在下不胜感激。[抱拳]

屏幕截图(13).png

本次做的是物联网逆变器,选用的单片机型号为dsPIC33EP64GS504TQFP44封装,和开发板的dsPIC33EP64GS502是一个系列的产品,都有着64K Flash,两路USART等等,具体参数这里就不一一介绍了,504502只是多了一些IO资源而已。

物联网的核心模块使用的是乐鑫公司的ESP8266,喜欢电子DIY的朋友一定很熟悉了,第三方机智云为其提供整套的SDK开发固件,仅需要占用一路USART资源就可以与MCU结合,实现手机App的远程监测和控制设备了。

NTC温度传感器做设备的温度检测,主要检测主变压器和MOS管的温度,NTC的使用比较简单,dsPIC有许多ADC通道可使用,最高12位的精度和3Msps的速度可满足数字电源的设计要求。

屏幕截图(12).png

功率变换部分就显得比较传统了,前级采用半桥推挽完成升压变换,母线电压310V左右,使用dsPIC高级PWM模块驱动,每个PWM可配置两路对称输出,有着独立的周期和占空比控制,支持中心对齐、相移更改、死区补偿和前沿消隐等高级功能,满足于各种控制摸下的应用。

后级逆变使用SPWM驱动全桥变换的方式来输出50HZ正弦波型,使用两个PWM模块组成4路输出的全桥驱动器,LC滤波就可以得到正弦波。两个继电器在等待相位和频率相等的情况下控制并网。

屏幕截图(11).png

全桥MOSFET驱动器选用IR2110,兼有光耦隔离和电磁隔离的优点, 抗干扰和速度快。

半桥推挽没有那么高的要求,就没必要用2110了,用了MicrochipMCP1416就足够了。

电网相位和频率的检测使用的是差分放大电路。这一部分参考了Microchip DC-AC逆变器的应用笔记,2.5V作为参考地,将交流电压抬升到MCU可检测的电压范围内进行处理,后接比较器做波形的转换,使用dsPIC的捕捉模式去比较两个波形的相位关系,将其调整为一致。

 

 

暂时就讲到这里,大家有什么意见欢迎提出。。。。。。



管理员
2018-04-16 14:31:47    评分
4楼

期待后续呀~~~

开发手记撰写得越完善,得奖几率越高呀~



菜鸟
2018-04-23 09:28:19    评分
5楼

样片到了,Microchip的盒子都是很有质感的,打开一开,10Pcs芯片整齐的排列着,很细节。

DD3286DD021A732A0A5620ED831EAD22.png

 


板子也回来,但愿电路别出什么差错啊。


 

先把芯片和辅助电源焊好了,上电测试,各个点电压都正常,打开 X IDE, MCC代码配置器稍微配了一个定时器和几个GPIO,用的是芯片内部的高速振荡器,晶振都省了。虽然板子上画了晶振,编程第一步,点个LED试试。

 IMG_6212.JPG

三个LED成功点亮,定时器也跑了起来,MCC使用起来方便无比,一般操作不需要看规格书的,MCC图形化配置就行,不过这个dsPIC33PWM和之前用过的8位机PWM配置差别还是很大的,很有必要看一下规格书,英文的,看着怪累,好在Microchip为了推广dsPIC系列产品,还是花了很大的力气的,专门对dsPIC的很多外设模块做了单独的参考手册,而且有中文版本,可真是业界良心啊。。。

 屏幕截图(18).png

 

 

 

主芯片没问题了,接下来初步调试前级功率变换部分,MOSFET Driver 用的也是Microchip自家的MCP1416,最高1.5A的驱动电流,MOSFET用的还是传统的75NF7575V 80A保险起见,还是用了双管并联的方式分担一下单管的压力。

电路焊好之后上电,手头上暂时找不到称手的直流电源,过两天准备弄个蓄电池来,暂时就先用这个古董电源试试,这个电源很蛋疼,这么大个儿,输出的最大电流只有3A,就先将就这用吧,带带轻载试试看。

PWM配置成互补输出,频率先来个29K吧,测试一下。

TEK0001.JPG

一上电就发现还是电源不行啊,瞬态响应不行,电源纹波太大,虽然变压器有输出,但是看到MCU一直在复位,应该是欠压复位,等蓄电池吧。变压器分压波形:

TEK0002.JPG




菜鸟
2018-04-24 10:14:46    评分
6楼

楼主加油,坐等物联网部分更新


菜鸟
2018-05-09 14:29:01    评分
7楼

经过两周的调试发现了许多问题:

1.       电源干扰。开关电源中MCU的供电电路一定要处理好,由于经验不足,做的时候没有考虑到这一点,导致在调试过程中经常出现MCU一直复位的情况,这种情况出现在MOS驱动器正常工作的情况下,也就是系统接上12V电压。而我将9V的电压MCU是能正常工作的,主函数里跑的指示灯说明了这个情况。

这种情况下在线调试查看SFRRCON的值,RCON是复位控制寄存器,记录着器件的

复位情况。

res.png

RCON值为0x0083说明这EXTR外部复位、BOR欠压复位、POR上电复位。BOR的置位说明是电源不稳的干扰,但我用示波器查看了电源的波形很稳定啊,这里不太明白。

 

MCU无法运行也导致了整个项目无法在规定的时间的内完成,不得不说非常遗憾,但是还是要把经验和心得分享出来。

2.       关于物联网:物联网的实现方法是基于WIFI模块实现的,模块型号为乐鑫ESP8266,刷入第三方的机智云SDK,登陆机智云账号后在其官方网站创建数据点,数据点变量类型可以是布尔值的开关或者数值,也可以是可以读写的整数,这些变量将在云端和MCU中共享。

guanf1.png

设置完成后,可生成MCU代码包,工程基本上是Keil平台,不过问题不大,把重要文件移植过去就行。

 guanf2.png


移植的时候关注这几个文件

gizwits_product.c中有个关键API需要放到系统代码里:


giz.png

hal.png

gizpro.png

这个函数是事件处理

gizprosw.png

把要触发的逻辑事件写到这里。

time.png

这是系统心跳,放到定时器中断服务函数中,保证1ms左右运行一次即可。

uartirq.png

串口数据获取,放到串口接收中断函数里,获取串口数据。

write.png

串口写函数

write1.png

把里面的串口修改为自己的相应串口写字节函数即可。

init.png

最后吧初始化函数放在主函数之前运行,就移植完了。

最后可以在机智云提供的Demo App中看到自己的设备上线,物联网的方案和思路就是这样,我在PIC8MCU移植过几次,都成功过,不过这个dsPIC,很遗憾,至今还未调试成功,时间问题可能来不及了,继续调吧。


前级和后级的波形控制已经没问题了。

PWM.JPG

前级频率25K左右的带死区控制,波形中可以看到死区。

SPWM.JPG

 

后级波形是双极性的SPWM,双极性也是带死区的,测了两路。

但是尴尬的是,接上12V上电源后,MCU像是跑飞了,一直在复位,我没开看门狗。这个问题至今也还没有解决。这可能是比赛结束前的

最后一次发帖了,有点遗憾。

 



菜鸟
2018-05-10 11:15:27    评分
8楼

把比赛前的最后一件事情做完吧,开发环境为 Microchip MPLAB X IDE V4.15,C语言开发。

PCB原理图:原理图和PCB.zip

源码:SmartPowerV1.X.zip

项目报告:项目报告.docx

演示视频:http://v.youku.com/v_show/id_XMzU5NjU0MzQyNA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1





管理员
2018-06-14 11:54:33    评分
9楼

【Microchip 评语】    

        DC/AC逆变器,符合大赛的主题;项目的初期工作已经初见倪端,有原理图和PCBA,项目介绍;项目遇到的问题和调试部分很简单,可能是项目复杂,还没有完成,最难的环路控制部分没看到。

网站更新内容比较用心,前面内容较丰富,后面内容很弱。

视频可以看见完成了发波部分,整个项目其实有很大一截没有完成,但是参赛者的态度还是不错的,实事求是,完成了Sch和PCB.


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