Sterowane źródło mocy

Transkrypt

1 Sterowane źródło mocy Iloczyn prądu i napięcia jest zawsze proporcjonalny (równy) do pewnej mocy p Źródła tego typu nie mogą być zwarte ani rozwarte Moc ujemna pochłanianie mocy W rozważanym podobwodzie (tranzystor + dioda) brak elementów magazynujących, więc moc wejściowa musi być równa wyjściowej moc zależy tylko od elementów przyłączonych do portu wejściowego, więc port wyjściowy stanowi źródło mocy sterowane z wejścia Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 8

2 Właściwości źródeł mocy Połączenia szeregowe i równoległe Przenoszenie na drugą stronę transformatora Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 9

3 Opornik bezstratny R e to opornik bezstratny Jego obecność wynika z faktu, że otrzymaliśmy, iż równanie portu wejściowego ma postać prawa Ohma Ale otrzymaliśmy także, że moc źródła w porcie wyjściowym jest dokładnie równa mocy wydzielanej w tym oporniku A więc cała moc wydzielana jest de facto dostarczana na wyjście Tym samym wypadkowo w czwórniku (sieci łączników) żadna moc nie jest tracona oczywiście wynika to z założenia o bezstratności łączników i 2 (t ) T s v 2 (t ) T s = v 1 (t ) T s 2 R e (d 1 ) p 2 (t ) T s = p 1 (t ) T s = p(t ) T s Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 10

4 Statyczny model przetwornicy w trybie DCM Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 11

5 Obliczenia dla stanu ustalonego z użyciem modelu statycznego Zastępujemy cewkę zwarciem, kondensator rozwarciem Moce te są sobie równe, więc V V g =± R R e Dla przetwornicy odwracającej Moc portu wejściowego P = V 2 g R e Moc portu wyjściowego P = V 2 R V V g = D K R e = 2L D 2 T s gdzie K = 2 f s L R D D 1 identyczny wynik daje klasyczna analiza czasowa, trzytaktowa stanu ustalonego Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 12

6 Modele pozostałych przetwornic podstawowych pracujących w trybie DCM obniżająca R e = 2L d 2 T s (dla obu) podwyższająca Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 13

7 Współczynnik przetwarzania napięcia M = V V g prąd graniczny (trybu DCM) I b = 1 D V g D R e (D ) Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 14

8 Uogólniony model małosygnałowy sieci łączników dla trybu DCM Wyrażając każdą wielkość przez sumę składowej stałej i przemiennej, otrzymuje się układ równań opisujący zastępczy obwód elektryczny model sieci łączników o podobnej postaci można też wyprowadzić dla CCM i da on identyczne wyniki końcowe, jak modele wyprowadzone wcześniej Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 15

9 Model małosygnałowy przetwornicy odwracającej Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 16

10 Bardziej przyjazne postacie modeli małosygnałowych konkretnych przetwornic Obniżająca [rys (a)] Podwyższająca [rys (b)] Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 17

11 Transmitancje małosygnałowe dla trybu DCM Transmitancje mają taką samą postać względem R, L, C i M, jak w przypadku trybu CCM wszystkie przetwornice posiadają dwa bieguny podwyższająca i odwracająca posiadają zero w prawej półpłaszczyźnie w transmitancji G vg Wykazano jednak, że w trybie DCM jeden biegun i zero te związane z dławikiem mają wysokie częstotliwości, bliską cz. przełączania mały wpływ na dynamikę układu możliwa interpretacja: indukcyjność dławika jest względnie bardzo mała (gdy chodzi o wpływ na dynamikę układu) Dla uproszczenia przyjmuje się L = 0 oznacza to założenie, że dławik nie wpływa w ogóle na dynamikę układu zaś f p2, f z pozwala to uzyskać bardzo proste modele małosygnałowe ich zasadność jest jednak ograniczona do zakresu niższych częstotliwości Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 18

12 Uproszczone transmitancje małosygnałowe Model zredukowany (wszystkich przetwornic) po usunięciu dławika Transmitancje G vd s = v s = G d0 d s v g =0 1 s ω p v s G vg s = = G g0 v g s d =0 1 s ω p gdzie G d0 = j 2 R r 2 ; 1 ω p = R r 2 C ; G g0 =g 2 R r 2 =M Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 19

13 Parametry transmitancji dla poszczególnych przetwornic G vd s = G d0 G g0 1 s G vg s = 1 s ω p ω p Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 20

14 Przykład przetwornica podwyższająca (1) V g = 24 V V = 36 V I load = 3 A L = 5 µh C = 470 µf f s = 100 khz Ustalony punkt pracy i model statyczny R= V I load =12 Ω P =I load (V V g )=36 W R e = V 2 g P =16 Ω D= 2L f s R e =0,25 Model małosygnałowy G d0 = 2V D f p = ω p 2 π = 1 2π M 1 =72 V 37 dbv 2M 1 2M 1 =112 Hz (M 1)RC Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 21

15 Przykład przetwornica podwyższająca (2) model dokładny (z uwzględnieniem wpływu dławika) model uproszczony (eliminacja dławika) f c 8,1 khz f p2 64 khz f z 127 khz f c > 8,1 khz jeżeli H G m G c > 1, ale zawsze f c < f s więc ϕ m > 0, więc kompensator nie musi korygować przebiegu charakterystyk tylko T 0 f s Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 22

16 Dokładniejszy model przetwornicy w trybie DCM Schemat zastępczy przetwornicy odwracającej Parametry transmitancji w zakresie w.cz. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, lato 2011/12 23