Redresare activa cu iesire stabilizata pentru surse de mare putere si alimentare universala

[FRobert]

Nu poti lucra fara inductanta serie, altfel vei avea niste varfuri de curent uriase ce vor distruge elementele comutatoare.

Deci ca sa inteleg mai bine ...ai vrea sa faci un fel de convertor buck cu rol si de redresor care sa fie si pfc in sensul ca va incerca sa mentina curentul in faza cu tensiunea de retea?

Cunosc functia inductantei serie, dar m-am gandit ca in cazul meu nu trebuie, deoarece, la pornirea sursei tranzistorii care efectueaza redresarea pornesc cu factorul de umplere 3% si creste treptat pana ajunge la 95% (sau cat ai dau eu ca si valoare maxima), iar in cazul functionarii (dupa perioada de softstart) se deschide doar atata timp tranzistorul de comanda pana se atinge pe iesire iar nivelul (tensiunea) dorit. Singurul lucru ce nu stiu inca, desi sunt mai multe, este: cand tensiunea atinge nivelul dorit, comparatorul spune stop, informatia ajunge si la tranzistorul de comanda, doar ca acesta are timp de oprire (turn off delay time) exemplu 300nsec, si se mai pierde timp si pe traseu (comparator -> bistabil -> porti SI), acesti xxxnsec la tensiunea maxima de intrare, cat incarca condensatorii de filtraj peste valoarea dorita???

Scopul meu este sa fac o redresare activa cu stabilizarea tensiunii de iesire, care sa aiba si functia de pfc.

Si dupa ce in ultimii trei saptamani, am realizat parti din montaj pe placi test, scapand de dracusori, ieri m-am intalnit cu mama lor , adica pana ieri in teste nu m-am jucat cu varierea factorului de umplere. Bobinasem trafurile de grila pentru transistorii cu care doresc sa "tai feliile" din tensiunea de intrare sinusoidala, a caror Emitor este la +U (adica cei 140V, valoarea finala caci porneste de la 0V) si de acolo trebe inca in plus acei 15V de comanda pentru deschidere. In teste frumos, factor de umplere 50%, semnal impecabil pe traf, in Grila...... si apare SURPRIZA, la variatia factorului de umplere variaza si amplitudinea tensiunii din traful de comanda. Cu cat se scade factorul de umplere, cu atat creste tensiunea. Si la faza asta m-am blocat, caci inca nu am gasit solutie. S-ar putea ca solutie, sa-i pun o sursa separata, care sa lucreze pe ramura pozitiva in sus inca cu 15V, si sa alimenteze niste optodrivere cu care sa pot face comanda tranzistoarelor.

[UDAR]

Pentru partea cu transformatoarele de comandă în poartă citește pe-aici :

 

https://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj1qobnuNfVAhWFJZoKHTwmAaMQFggzMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ti.com%2Flit%2Fml%2Fslua618%2Fslua618.pdf&usg=AFQjCNFhBGVVmemRBe1kcf20CDm1rLV0hQ

http://www.infineon.com/dgdl/an-950.pdf?fileId=5546d462533600a40153559ee46511c2

 

În rest, n-am citit foarte atent, dar dacă am înțeles bine sunt sceptic .

[Vizitator]

[FRobert]

Multumesc pentru raspunsuri. Am sa prezint si schema care am realizat pentru simularea comenzii tranzistoarelor IGBT. Semnalul era perfect la factorul de umplere 50%, am uitat sa desenez in schema curenta, dar am pus si snuberi in primarul trafului de grila.

[FRobert]

In ultima perioada am facut cateva teste in legatura cu cele descrise de mine in posturile anterioare, si am ajuns la concluzia, ca nu este ce ar trebui sa fie. De la schema prezentata de mine am trecut la realizarea unui convertor buck cu TL5001, pe care l-am transformat in synchronous buck, tesele le-am facut cu tensiune mica de 10V-15V, atat in c.c cat si ca redresor cu stabilizare de la c.a. Era functional, dar nu lucra ca si pfc (forma curentului de intrare nu avea forma sinusoidala). Din acest motiv am renuntat la ideea anterioara si am cautat solutii in continuare. Desi as fi vrut sa gasesc o solutie de a realiza un pfc cu o tensiune de iesire aprox. 140V, la o tensiune de intrare universala 100V-265V, deoarece ma avantaja la traf, trebuiau mai putine spire in primar, implicit aveam inductanta primara mai mica, puteam folosi mosfeti de tensiune mai mica, ma rapide la curent mai mare pentru bridge, si nu in ultimul rand condensatorii de filtrare in primar puteau fi la o tensiune mai mica si capacitate mai mare.

In urma cautarii pe net am gasit urmatoarea descriere: https://www.researchgate.net/profile/Beatriz_Borges/publication/255032043_Single_Stage_Techniques_for_Power_Factor_Correction/links/5470d02d0cf24af340c3b6e3/Single-Stage-Techniques-for-Power-Factor-Correction.pdf ce m-a pus pe ganduri, si am decis sa fac o incercare practica.

Ce nu-mi este clar, este faptul, cum poate lucra puntea in functie de pfc, cu impulsuri egale pe tranzistorii de jos T1, T2. Nu ar trebui acei tranzistori atacati in perioada cand sunt ON cu un semnal dintr-un controler pfc?

[UDAR]

Am citit la repezeală articolul deci poate mi-a scăpat ceva. Impulsurile sunt egale dar nu egale cu T/2 ci variabile ca durată și da, există un controler - cel schițat în fig. 6.

[iop95]

Tranzistorii de jos lucreaza in boost cu bobinele aferente si sunt comandati cf. ecuatiilor descrise si a schemei logice de la fig. 6.

Este o prezentare de principiu, o idee... pana la realizarea practica mai e de lucru.

 

Pentru 140V output/100-265V input, solutia este un boost cu 350-400V output urmat de un buck cu sau fara izolatie. Chiar daca eficienta e ceva mai mica e mai usor de controlat decat un boost-buck.

Pentru buck izolat candidatul perfect este LLC care merge f bine cu variatia mica a tens de intrare si cu variatie mare a sarcinii, avand eficienta f buna.

Editat Noiembrie 7, 2017 de iop95

[FRobert]

Multumesc pentru raspunsuri Dl Radu si Dl iop95. Trebuie sa mai citesc deoarece momentan sunt in ceata totala in ceea ce priveste solutia optima de ce am eu nevoie. Am mai gasit un subiect, dar din pacate acolo inca nu inteleg cum functioneaza, e drept ca am trecut rapid peste ea. Este vorba de urmatoarea realizare: https://www.ijert.org/download/14105/power-factor-corrected-single-stage-ac-dc-full-bridge-resonant-converter

Orice parere este bine venita, si sunt deschis si la realizarea unui proiect cu implicare financiara (contracost).

Multumesc

Editat Noiembrie 8, 2017 de FRobert

[UDAR]

Din câte cunosc eu , soluții eficiente pentru PFC sunt doar cele de tip ”boost” . Chiar și schemele de tipul ”one stage PFC+converter” folosesc această idee.

Schemele care acceptă tensiuni de intrare mai mici/mai mari decât tensiunea de ieșire ( gen Cuk, Sepic, chiar și banalul inversor) nu au această facilitate deoarece nu pot controla independent curentul de intrare . Chiar și schema pe care ai prezentat-o acu câteva posturi mai sus făcea un compromis . Și de fapt și aceea avea ca nucleu al PFC-ului un boost doar că făcea ulterior o coborâre.

 

Sigur, nu sunt la curent cu tot ce a apărut , dar am anumite neclarități cu articolul postat acum . Pe lângă o anumită neîncredere apropo de ce vine din acea zonă a lumii ( scuze, asta e ! ) nu mi-e clar de ce convertorul ăla e buck-boost și nu doar boost . Poate greșesc eu dar nu e nicio descriere, nicio formulă doar niște diagrame cam aiurea printre care și ieșirea dintr-un dsPIC, parcă asta era problema !

[sesebe]

Exista integrate ce au incorporata toata logica de comanda pt un ansamblu PFC+LLC.

Eu personal iti recomand sa treci la o abordare de genul ala.

 

Ceea ce vrei tu sa faci este pe jumatate inventie si ma cam indoiesc (avind in vedere si intrebarile si problemele pe care le-ai intimpinat pina acum) ca dispui de bagajul necesar de cunostinte sa poti face asa ceva.

[FRobert]

Multumesc din nou pentru raspunsuri. Cred ca am sa trec la un pfc boost interleaved ori cu UCC28070, ori cu FAN9673 si o semipunte rezonanta cu frecventa fixa, si las inventiile, experimentele pe mai tarziu cand mai cresc in cunostinte.

[iop95]

Este singura solutie practica, cu rezultate f bune.

Solutiile "single stage" sunt la nivel academic si cu rezultate f neclare... single stage ar fi de implementat daca ar fi vorba de f multe bucati, unde fiecare cent conteaza...sau / si se doreste randament maxim posibil pentru aplicatii speciale (spatiale/militare), unde costul de dezvoltare nu conteaza prea mult.

Ati vazut ca mai toate produsele comerciale fac boost PFC la 390-400V pentru a acoperi orice tensiune de intrare/retea si apoi folosesc diverse topologii pt sursele necesare.

Tot mai mult se foloseste LLC, care are multe avantaje.

Editat Noiembrie 9, 2017 de iop95

[iop95]

Exista o topologie care lucreaza cu plaja mare de variatie a tensiunii de intrare in mod buck-boost, e vorba de convertorul Weinberg. http://fpec.ucf.edu/docs/pec_ebook/Chapter%205.pdf

TI are si un controller http://www.ti.com/tool/PMP4627

Are avantaje si dezavantaje... trebuie atentie mare la design si la inductantele de scapari, supratensiunile pe MOS-uri pot fi f mari.

Cu partea de PFC e mai greu... se poate realiza, daca se accepta riplu 2x frecventa retelei destul de mare... sau compensare cu capacitate de filtrare pe iesire f mare.

[FRobert]

Multumesc Dl. iop (scuze ca nu va stiu numele) pentru implicare si ajutor. Nu tin neaparat la varianta single stage, doar ca ma fascineaza amplificatoarele de la pkn audio, si vazand accea fotografie, pe care am si postat-o la postul #9, m-a pus pe ganduri oare ce tecnologie au folosit, de nu vad pe placa bobine boost, si de acolo a inceput toata povestea cu redresare activa, incarcarea condensatorului de filtrare cu impulsuri direct din tensiune alternativa, am ajuns sa incerc tecnologia buck sincronizat, numai ca forma curentului de intrare nu era sinusoidal si aici m-am si oprit. Oricum m-am decis sa ma apuc de o sursa pe care sa-l duc pana la bun sfrsit, caci de doi ani imi tot modific proiectele deoarece stau cu frica ca imi scapa ceva si o sa am esec in ceea ce fac. Partea buna este ca in acesti doi ani am invatat multe.