Ветроэнергетика и альтернативная энергетика.

Ветроэнергетика и альтернативная энергетика. (http://windpower-russia.ru/index.php)
-   Электроника (http://windpower-russia.ru/forumdisplay.php?f=9)
-   -   Импульсные преобразователи. (http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=990)

Valeriy 03.07.2015 23:13

Импульсные преобразователи.
 
Импульсные преобразователи. Разберемся как они работают. Много в Инете написано во круг них, но не очень понятно. Давайте сообща разберемся и научимся создавать нужные нам девайсы. Как не задашь вопрос в поисковике, все одно и то-же. И все повторяется. Я немного хочу обобщить прочитанный материал и испытанный на своих подделках.

Добавлено через 2 часа 19 минут
Представим постоянный ток. Имеем нагрузку - ток, напряжение и на выходе мощность. Мощность определяет энергию в единицу времени. За секунду 1А х 1В =1Вт равен энергии 1Джоуль. Для преобразователя всегда есть потери, то есть КПД. Его всегда надо учитывать при расчете индуктивности. Мощность деленная на ожидаемый КПД это главный критерий расчета (для вычисления тока через дроссель, ключ). Так-же надо учитывать потери напряжения на выпрямительном диоде, на ключе. Вроде бы определились с начальными данными для расчета.
В импульсных БП мы имеем либо переменное напряжение, либо частоту прямоугольных импульсов, которые отличаются скважностью. Длительностью включения + выключению = периоду Т=1/F . Нам надо перенести мощность с лева на право, лево источник, право нагрузка. Мощность = мощность нагрузки/КПД. Первое определение.

Добавлено через 16 минут
Рассмотрим наш период. Представим его без времени переключения. 1/2 запас энергии в дросселе (при наименьшем напряжении питания) и 1/2 питания нагрузки. Другими словами, полпериода дроссель замкнут ключем для запаса энергии, полпериода отдача. Отсюда главный вывод, за 1/2 периода дроссель должен накопить всю энергию за период . Следовательно ток через дроссель идет удвоенный току нагрузки для Step-Down (с учетом КПД) и удвоенный входной с учетом выходной мощности/КПД при Step-Up and Inverter. (это примерные данные, на вскидку, но почти точные, когда начнем вычислять и сравнивать.)
Для наглядности, слева на право перекидываем энергию маленькой ложечкой, и чем выше частота, тем меньше ложечка. (энергия/частота). При повышении входного напряжения длительность импульса включения уменьшается, выключения увеличивается (шим делает свое дело).

Примерно все выглядит так - на выходе имеем мощность 10Вт, 10В 1А . Входное напряжение 5В. Получается Step-Up, кпд=0.9. Ток в дросселе равен 0,9 2*(11.1/5)=4.4А. ( это приблизительно, на самом деле есть формула, я ее подглядел калькуляторе, но об этом позже)
При Step-Down, входное 10В, выходное 5В,А 2*(10Вт/5В)=4А берется просто удвоенный ток.
Спрашивайте, если не понятно, исправляйте, если я не прав.

Valeriy 04.07.2015 11:59

Итак, имеем 10Вт на нагрузке, или энергии10 Джоулей в секунду справа и безграничный источник энергии слева. Каждую секунду берем большой ложкой 10Дж слева и кидаем в нагрузку, и так далее. Если у нас высокая частота, ложка уменьшается. Допустим частота 40кГц, тогда каждый период надо брать 10/40000=0,00025Дж. Такую энергию и должен запасать дроссель. Чем выше частота, тем меньше энергии запасает дроссель и меньше его размеры. Период равен 1/40000=0,000025с. Ток через дроссель равен 2*0,00025Дж/10В *0,000025с=2А. 2 в числителе это удвоенный ток, так как длительность равна 1/2 периода (пол периода запасаем) или 0,0000125с. 0,00025/10В*0,0000125=2А.

Добавлено через 21 минуту
Вот и подошли к главной фигуре, к дросселю. При подачи напряжения на дроссель в первый момент ток равен нулю и со временем начинает увеличиваться. За время 1/2 периода ток должен достигнуть 2 величины , в нашем примере 2А. Если индуктивность больше расчетной, за это время ток не достигнет 2А, и на нагрузке просядет напряжение. Надо уменьшать частоту преобразования, либо уменьшать индуктивность дросселя, или увеличить длительность включения (но не останется время для отдачи энергии в нагрузку). Если меньше расчетной, ток будет превышен, энергии запасено больше и превышение напряжения на нагрузке. Надо либо увеличить частоту преобразования, увеличить индуктивность, или уменьшить время включения (что шим и делает).
L=U*t/I U-напряжение на дросселе, t- время включения I- ток в дросселе
L=10В*0,0000125с/2А=0,0000625Гн=62.5мкГн.
Для нашего примера дроссель равен 62.5мкГн, но это приблизительно для понятия, так как напряжение на дросселе будет меньше.

Добавлено через 16 минут
Вот Goga65 нужен понижающий преобразователь Step-Down.
Можно сообща его рассчитать и составить схему, если кому интересно.
Нужны данные, входное минимальное и максимальное напряжение, выходное напряжение и ток.

Сергей 04.07.2015 16:58

Вложений: 1
Цитата:

Сообщение от Valeriy (Сообщение 49854)
Можно сообща его рассчитать и составить схему, если кому интересно.

Вот такая СБ http://windpower-russia.ru/showthrea...9438#post49438
Давай попробуем, по крайней мере мне это интересно:)!

Valeriy 05.07.2015 09:28

Цитата:

Сообщение от Сергей (Сообщение 49872)
Valeriy, оно у тебя и там и там умножается на 2.
только в одном случае с учётом КПД, получается 4.4А а в другом без КПД получается 4А.
Ты напиши здесь то что должно быть там написано, а я исправлю...

Примерно все выглядит так - на выходе имеем мощность 10Вт, 10В 1А . Входное напряжение 5В. Получается Step-Up, кпд=0.9. Ток в дросселе равен 0,9 2*(11.1/5)=4.4А. ( это приблизительно, на самом деле есть формула, я ее подглядел калькуляторе, но об этом позже)
При Step-Down, входное 10В, выходное 5В,А 2*(10Вт/5В)=4А берется просто удвоенный ток.

Добавлено через 16 минут
Сергей, на панели 50Вт, 62В, 1.42А. Это максимальные данные. Когда солнце уменьшается, падает напряжение и ток? Или ток стабилен? Я не в теме по панелям. Ты хочешь сразу понижать с СБ, или они будут заряжать акб, потом на преобразование?

Сергей 05.07.2015 10:01

62х1,42 ну никак не 50Вт.
Это напряжение ХХ и ток КЗ.
А вот 43х1,17=50,3Вт как раз то что нам нужно и это есть входные параметры преобразователя.
На выходе обычный АКБ на 12В.
Значит максимум КПД преобразования нужно считать в районе 13В.
То есть мы должны поддерживать такую скважность, чтобы соблюдались входные параметры, а на выходе уже что получится...

Добавлено через 5 минут

Valeriy, ану глянь, ничё я там не напутал с редактированием?

Valeriy 05.07.2015 12:07

Цитата:

Сообщение от Сергей (Сообщение 49890)
То есть мы должны поддерживать такую скважность, чтобы соблюдались входные параметры, а на выходе уже что получится..

Обычно есть неисчерпаемый источник, из которого берется постоянная мощность для нагрузки. Понизилось напряжение на источнике, шимом удерживается заданная мощность на нагрузке. Упала нагрузка, переход в режим разрывного тока. Тут играет и напряжение и мощность. А как ток кз в СБ? Он тоже играет или стабилен? (не могу получить ответ) Шим всегда будет подтягивать напряжение на выходе к заданному и если не хватит мощности источника, увеличит длительность Ton (включения ключа) на максимальную длительность (98% у большинства шим контроллеров), так и не создав заданного напряжения. Но есть и с 50% заполнением периода. Они наверно лучше подойдут к такой задачи. Как это все привязать, чтобы еще и работало, как нам нужно, надо подумать. Сразу не могу ответить. Имеем плавающую мощность, которую надо передать в не неиссякаемую нагрузку. Или43х1,17=50,3Вт у нас есть и не меняютя?

Goga65 05.07.2015 16:14

Цитата:

Сообщение от Valeriy (Сообщение 49888)
Когда солнце уменьшается, падает напряжение и ток?

Освещенность СБ сильно влияет на отдаваемый ток,а напряженнее не так критично.

Добавлено через 39 минут
Цитата:

Сообщение от Valeriy (Сообщение 49892)
Или43х1,17=50,3Вт у нас есть и не меняютя?

Эти величины меняются...если у нас нагрузки не будет,то напряжение вырастит до 60в,
и второй вариант - у нас идет "согласованый " отбор мощности 43в 1,17А - туча закрывает СБ и ток падает до 10%....
Постараюсь обьяснить задачу к DC-DC:
У нас есть СБ -у нее хх=60в и КЗ=1,3А и рабочее (согласованое) напряжение 43в и 1,1А (примерно) - в идеальном согласовании батарея при отборе тока 1,1А поддерживает напряжение 43в(это и есть ее мощность) и с этих входных параметров нам нужно получить напряжение для заряда АКБ(мене например 28,8в),но по мере заряда АКБ "отбираемый ток от СБ будет уменьшаться,а напряжение на СБ будет увеличиваться к напряжению ХХ... т.е. дисишка должна работать в диапазоне напряжения 40-65в.

Valeriy 05.07.2015 18:02

Ну вот и появились понятные параметры. Uмакс=60В, Uмин=40В, мощность=50Вт, напряжение выхода 14В (3.5А) и 28В (1.78А).
PS А напрямую акб к батарее будет максимальный ток 1.1А, так?

Сергей 05.07.2015 18:16

Цитата:

Сообщение от Valeriy (Сообщение 49896)
А напрямую акб к батарее будет максимальный ток 1.1А, так?

Да.
Но 13Вх1,1А=14,3Вт
А вот 43Вх1,1А=50,3Вт
Но вот если напряжение начнёт увеличиваться, то тока в 1,1А уже не будет и как следствие мощности в 50Вт тоже не будет.

Добавлено через 6 минут
Цитата:

Сообщение от Goga65 (Сообщение 49894)
но по мере заряда АКБ "отбираемый ток от СБ будет уменьшаться,а напряжение на СБ будет увеличиваться к напряжению ХХ... т.е. дисишка должна работать в диапазоне напряжения 40-65в.

А я бы тупо застабилизировался на 43В и все дела.
Пусть хоть снег хоть тучи.
Есть 43В пошёл заряд, но 43В должно оставаться неизменым.
Вышло солнышко, увеличился ток, но 43В должны быть как вкопанны.
АКБ зарядился? Нужно уменьшить ток до Нуля?
Игорь, ты представляешь себе сколько это заморочек?
Я даже алгоритм в башке сложить не могу, поэтому тупо прицеплю баластный регулятор и пусть гасит лишнее...

Valeriy 06.07.2015 10:25

Давайте посчитаем. , Uмин=40В, мощность=50Вт, напряжение выхода 28В, ток 1.78А.
Uмакс=60В
Vsat (насыщение биполярного, падение) =1В по даташиту на транзистор
Vf падение на диоде 0.4В
Vin минимальное входное напряжение 40В
Vout выходное напяжение 28В
Iout выходной ток 1.78А
f частота в кГц 50кГц
Ток дросселя Ipk=2*Iout =2*1.78= 3,56А
Определим коэффициент заполнения Ton/T=(Vout+Vf)/(Vin-Vsat)=(28+0.4)/(40-1)=28.4/39=0.728 Максимальный коэффициент заполнения= Выходное напряжение, В / Минимальное входное напряжение, В
Найдем время включения ключа Ton(мкс)=(Ton/T)*(1000/f)) 1000 для перевода мкс
Ton =0.728*20=14,56мкс
Найдем индуктивность дросселя мГн L=(Vin-Vsat-Vout)*Ton/Ipk
L=11*14.56/3.56=45мГн
И так, надо намотать дроссель L=45мГн, чтобы легко пропускал 4А тока, подобрать транзистор ключа и нарисовать схему.


Часовой пояс GMT +4, время: 18:47.

Powered by vBulletin® Version 3.8.2
Copyright ©2000 - 2020, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Copyright © 2010 Windpower Russia