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基于F334的数控高频逆变电源末端采样方案

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budaoweng 提问时间:2018-5-4 14:01 /
前思后想好多天了,这段时间做了一个基于STM32F334的数字变频逆变电源(超声波电源)。采用的是HRTIM进行PWM输出,采集的是输出变压器次级的电流。在正常状态下输出电流近似正弦波。这次是对电流进行实时采样然后进行相位PID运算和功率PID运算,从而时候跟踪频率和恒功率。但是我发现,F334的运算能力有些吃力,当频率超过50KHZ的时候,每个周期采样100点,也就是说,在20us内对100点进行相关运算,所有数据运算完成花费十几微秒,全部运算都是在中断内完成的。所以,这时候主循环就不流畅了,按键和编码电位器有些不好使。采样点数不多,但是计算的东西有点多,本来还打算提高采样点数呢,现在看来要降低点数了。水平很有限,第一次做数控项目,所以不知道哪种办法最实用,设置目标是120Khz。
基于这个问题,我想问问大家,用哪种方案实现在规定的时间内做完相关运算。首先必须用F334做主控,因为有HRTIM。我最近两天想到的是用高速ADC配合FPGA,对数据处理,然后再把结果送进F334,让F334直接做PID运算,也就是每个周期只做两次PID运算,其它的运算(采样值的加减乘除)全部在FPGA里面实现。因为没有接触过FPGA,只是稍微了解一点,所以也不知道能不能行。如果能行,打算近期学FPGA,或者说有什么更好的办法吗?欢迎大家讨论和指点
收藏 评论21 发布时间:2018-5-4 14:01

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21个回答
Cortexxx 回答时间:2018-5-7 17:28:52
budaoweng 发表于 2018-5-7 08:45
不是的,做超声波清洗和超声波处理。你也研究超声波电源?

我本科的时候有一段时间在研究压电,当时用一个module做的电源,需要一组相位差90°的正弦波,用运放搭了一个微分电路,然后接个变压器。。。之后想用F334来做的,但是手头没钱,也不想搞模电了就不了了之了。但是我们后来借了一台小的压电驱动器,差不多和一个开关电源的大小。也是开环的设计。电路设计上模拟电路居多。其实我觉得你可以在运算上面使用MCU,正弦波的发生采用模拟电路。这样就可以减少MCU产生正弦波的时间。

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budaoweng 回答时间:2018-5-8 08:48:24
Cortexxx 发表于 2018-5-7 17:28
我本科的时候有一段时间在研究压电,当时用一个module做的电源,需要一组相位差90°的正弦波,用运放搭了 ...

看来咱们的研究方向不太一样。我做的都是大功率的,千瓦以上的。并不是用正弦波驱动,而是用方波驱动。通过匹配电感,形成震荡电路,电流就变成正弦波了。F334发生方波不难,难得是让它计算高速的采样数据。我现在做50K以内的用F334一个芯片足够,频率在高我打算用F334+FPGA+高速AD。不过50K以上的方案不着急用,所以我有时间学FPGA。
wolfgang 回答时间:2018-5-9 17:11:20
都 F334+FPGA+高速AD 了,
FPGA的设计 与  高速AD的成本不低吧。
F334 “在20us内对100点进行相关运算”,逆变升压就是Buck/Boost做千瓦级的有些小马拉大车了,或许用现成IC的方案比较好,这样能保证精度。通过计算让波纹系变数小,这要求浮点能力和计算能力。TI的FPGA 和相关Power IC是长项,或许你可以咨询一下TI的选型。
用F334 能做百瓦级的,成品价格也500+以上。

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疯de_恒 回答时间:2018-5-4 14:23:09
你换STM32H7吧,性能高,也有HRTIM。肯定没问题的。关键是你很容易上手。

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wolfgang 回答时间:2018-5-4 18:37:54
目前STM32 支持HRTIM 就两款MCU 一款 F334  M4内核,一款 H743 M7内核。
既要高计算速度,又要HRTIM 只有升级H7
要么用F334+快速计算法,牺牲精度。

看你选择了~~~

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budaoweng 回答时间:2018-5-5 08:30:39
す疯Ⅱ恒す 发表于 2018-5-4 14:23
你换STM32H7吧,性能高,也有HRTIM。肯定没问题的。关键是你很容易上手。

是吗是吗是吗?我还真不知道。马上去看一下。
budaoweng 回答时间:2018-5-5 08:31:50
wolfgang2015 发表于 2018-5-4 18:37
目前STM32 支持HRTIM 就两款MCU 一款 F334  M4内核,一款 H743 M7内核。
既要高计算速度,又要HRTIM 只有升 ...

我还想提升精度呢,快速计算法就不考虑了。我刚刚知道H7有带HRTIM的,去看看
budaoweng 回答时间:2018-5-5 13:27:53
刚看了一下H743的价格,200块钱。天呀,如果在100块钱以内估计还能接受,而且它的HRTIM并非和F334的一样,也不过400M,虽然能满足我的需求,但并不是太理想呀。实在不行就考虑一下FPGA,准备学习一下。
Cortexxx 回答时间:2018-5-5 14:38:30
你要做超声波马达吗?
budaoweng 回答时间:2018-5-7 08:45:02
Cortexxx 发表于 2018-5-5 14:38
你要做超声波马达吗?

不是的,做超声波清洗和超声波处理。你也研究超声波电源?
Cortexxx 回答时间:2018-5-8 10:37:39
budaoweng 发表于 2018-5-8 08:48
看来咱们的研究方向不太一样。我做的都是大功率的,千瓦以上的。并不是用正弦波驱动,而是用方波驱动。通 ...

厉害!!
budaoweng 回答时间:2018-5-9 08:30:59

惭愧惭愧,井底之蛙。从来都是一个人摸索,没有一个人能交流。悲哀呀
Cortexxx 回答时间:2018-5-9 10:21:25
budaoweng 发表于 2018-5-9 08:30
惭愧惭愧,井底之蛙。从来都是一个人摸索,没有一个人能交流。悲哀呀

不然看看相关论文吧  lol
budaoweng 回答时间:2018-5-10 08:29:00
wolfgang2015 发表于 2018-5-9 17:11
都 F334+FPGA+高速AD 了,
FPGA的设计 与  高速AD的成本不低吧。
F334 “在20us内对100点进行相关运算”, ...

呃。。。现成IC肯定是不行的,会更麻烦。还有就是我这个是全桥移相,并不是buck。还有就是我不太明白为什么F334只能做百瓦级别的?还请赐教
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