Modelowanie i badania transformatorowych przekształtników napięcia na przykładzie przetwornicy FLYBACK. mgr inż. Maciej Bączek

Podobne dokumenty
Modelowanie i badania wybranych impulsowych przetwornic napięcia stałego, pracujących w trybie nieciągłego przewodzenia (DCM)

Impulsowe przekształtniki napięcia stałego. Włodzimierz Janke Katedra Elektroniki, Zespół Energoelektroniki

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Symulacja komputerowa przetwornic flyback i forward

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY W UKŁADACH ZASILANIA URZĄDZEŃ PLAZMOWYCH

Przetwornice napięcia. Stabilizator równoległy i szeregowy. Stabilizator impulsowy i liniowy = U I I. I o I Z. Mniejsze straty mocy.

Część 4. Zagadnienia szczególne. b. Sterowanie prądowe i tryb graniczny prądu dławika

Stabilizatory impulsowe

Motywacje stosowania impulsowych przetwornic transformatorowych wysokiej częstotliwości

PL B1. AZO DIGITAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL BUP 20/10. PIOTR ADAMOWICZ, Sopot, PL

Przetwornica SEPIC. Single-Ended Primary Inductance Converter z przełączanym jednym końcem cewki pierwotnej Zalety. Wady

LABORATORIUM PROJEKTOWANIA UKŁADÓW VLSI

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

Część 4. Zagadnienia szczególne

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

Przetwornica mostkowa (full-bridge)

OBSZARY BADAŃ NAUKOWYCH

LABORATORIUM. Zasilacz impulsowy. Switch-Mode Power Supply (SMPS) Opracował: dr inż. Jerzy Sawicki

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Sterowane źródło mocy

Laboratorium Podstaw Energoelektroniki. Krzysztof Iwan Piotr Musznicki Jarosław Guziński Jarosław Łuszcz

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

ARKUSZ EGZAMINACYJNY

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

Spis treści 3. Spis treści

transformatora jednofazowego.

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 4

Funkcje sterowania cyfrowego przekształtników (lista nie wyczerpująca)

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Zaznacz właściwą odpowiedź (właściwych odpowiedzi może być więcej niż jedna)

Właściwości przetwornicy zaporowej

Energoelektronika Cyfrowa

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

Redukcja poziomu emisji zaburzeo elektromagnetycznych urządzenia zawierającego konwerter DC/DC oraz wzmacniacz audio pracujący w klasie D

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Teoria Przekształtników - kurs elementarny

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5b

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI MATERIAŁY POMOCNICZE SERIA PIERWSZA

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 7

T W [ns]=0,32 R[k Ω] C [ pf ]

Wejścia logiczne w regulatorach, sterownikach przemysłowych

Teoria Przekształtników - kurs elementarny

X X. Rysunek 1. Rozwiązanie zadania 1 Dane są: impedancje zespolone cewek. a, gdzie a = e 3

Ćwiczenie 4p. Tłumiki przepięć dla szybkich tranzystorów mocy OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PRZEKSZTAŁTNIKÓW

Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice lato 2015/16. dr inż. Łukasz Starzak

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

DC/DC SERIA PE. Seria PE:

DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA SEPARATORA SYGNAŁÓW BINARNYCH. Typ DKS-32

Ćwiczenie 1. Symulacja układu napędowego z silnikiem DC i przekształtnikiem obniżającym.

Uniwersytet Pedagogiczny

Zasilacze i stabilizatory impulsowe

Impulsowy konwerter napięcia stałego z transformatorem układ przeciwbieżny (zaporowy) - flyback converter , wersja 1.1

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO Z IZOLOWANĄ BRAMKĄ (IGBT)

PL B1. Sposób zabezpieczania termiczno-prądowego lampy LED oraz lampa LED z zabezpieczeniem termiczno-prądowym

Przetwornica typu flyback krok po kroku (1)

Rozwiązanie zadania opracowali: H. Kasprowicz, A. Kłosek

Badanie działania bramki NAND wykonanej w technologii TTL oraz układów zbudowanych w oparciu o tę bramkę.

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

OPRACOWANIE ZAŁOŻEŃ I REALIZACJA LABORATORYJNEGO SYMULATORA DO BADANIA MODUŁU PODPOWIEDZI

Laboratorium Podstaw Elektroniki. Badanie przekształtnika obniżającego napięcie. Opracował: dr inż. Rafał Korupczyński

ELEKTRONICZNE UKŁADY STEROWANIA NASTAWNIKÓW. Ćwiczenie 1 (C11c) Przetwornica prądu stałego o działaniu ciągłym (liniowy stabilizator napięcia)

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

SENSORY i SIECI SENSOROWE

Ćwiczenie A7 : Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

I. Cel ćwiczenia: Poznanie budowy i właściwości transformatora jednofazowego.

Przetwornice ze zdolnością podwyższania i obniżania napięcia (cd.)

Tematy prac dyplomowych dla studentów studiów I. stopnia stacjonarnych kierunku. Elektrotechnika. Dr inż. Marek Wancerz elektrycznej

Układy regulacji i pomiaru napięcia zmiennego.

Liniowe stabilizatory napięcia

PRZEKSZTAŁTNIKI REZONANSOWE

LUZS-12 LISTWOWY UNIWERSALNY ZASILACZ SIECIOWY DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA. Wrocław, kwiecień 1999 r.

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Układy zasilania EUS

Ćwiczenie 1b. Silnik prądu stałego jako element wykonawczy Modelowanie i symulacja napędu CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Badanie dławikowej przetwornicy podwyŝszającej napięcie

ANALOGOWE I MIESZANE STEROWNIKI PRZETWORNIC. Ćwiczenie 3. Przetwornica podwyższająca napięcie Symulacje analogowego układu sterowania

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów

Badanie przekształtnika impulsowego DC/DC obniżającego napięcie

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

Terminal zasilający VersaPoint

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6a

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Cyfrowe sterowanie przekształtników impulsowych lato 2012/13

PL B1. GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA, Katowice, PL BUP 03/09

R 1 = 20 V J = 4,0 A R 1 = 5,0 Ω R 2 = 3,0 Ω X L = 6,0 Ω X C = 2,5 Ω. Rys. 1.

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

Transkrypt:

Modelowanie i badania transformatorowych przekształtników napięcia na przykładzie przetwornicy FLYBACK mgr inż. Maciej Bączek

Plan prezentacji 1. Wprowadzenie 2. Cele pracy 3. Przetwornica FLYBACK 4. Modele teoretyczne 5. Modele fizyczne 6. Symulacje i pomiary 7. Wnioski

1. Wprowadzenie Przetwornica transformatorowa jest to konwerter zawierający transformator impulsowy jako element przetwarzający energię. Przykłady przetwornic transformatorowych: FLYBACK FORWARD HALF BRIDGE FULL BRIDGE

1. Wprowadzenie Zalety przetwornic transformatorowych: Izolacja galwaniczna między wejściem a wyjściem Możliwość zasilania kilku, odseparowanych odbiorników Łatwość uzyskania potrzebnej polaryzacji Szeroki zakres sterowania

1. Wprowadzenie Wady przetwornic transformatorowych: Pasożytnicze oscylacje Większa trudność w symulacji i projektowaniu w porównaniu z przekształtnikami beztransformatorowymi, zwłaszcza w odniesieniu do stanów przejściowych

2. Cele pracy Poszerzenie wiedzy o pracy przetwornic Flyback zwłaszcza w stanach przejściowych. Propozycje modyfikacji bloku głównego (między innymi związanych z zastosowaniem nowych typów elementów oraz układów tłumiących)

2. Cele pracy Wyznaczenie nowych modeli uśrednionych bloku głównego przetwornic FLYBACK z uwzględnieniem efektów pasożytniczych w stopniu szerszym niż w znanych publikacjach. Porównania nowych modeli z istniejącymi modelami w oparciu o dane otrzymane w drodze pomiaru i dokładnych symulacji

2. Cele pracy Ocena efektów termicznych i minimalizacja ich skutków podczas pracy przetwornic. a) Badania wpływu temperatury na parametry przekształtnika. b) Przeprowadzenie oszacowań strat mocy i badania wpływu efektów samonagrzewania elementów w różnych warunkach chłodzenia na charakterystyki użytkowe c) Modyfikacje projektów przetwornic w oparciu o wyniki p. a) i b)

3. Przetwornica FLYBACK 3.1 Schemat wersji podstawowej Schemat bloku głównego przetwornicy FLYBACK n=n 2 /N 1

3. Przetwornica FLYBACK 3.2 Możliwe warianty: a) wiele wejść, wiele wyjść b) synchroniczna c) zawierające układy tłumiące oscylacje (snubbery)

4. Modele teoretyczne 4.1 Modele transformatora Modele transformatora: a) transformator idealny ; b) model uwzględniający indukcyjność magnetyzacji; c) model rozbudowany

4. Modele teoretyczne 4.2 Modele do symulacji na pełnych przebiegach (przebiegi w obrębie pojedyńczego okresu przełączania) Przykład Schemat zastępczy idealnej przetwornicy FLYBACK

4. Modele teoretyczne 4.3 Modele uśrednione (do symulacji przebiegów wolnozmiennych) Przykład Model uśredniony przetwornicy FLYBACK

a) wykonane 5. Modele fizyczne b) planowane

6. Symulacje i pomiary 6.1 Symulacje i pomiary szybkich stanów przejściowych Symulacje szybkich stanów przejściowych napięcia na elemencie kluczującym oraz prądu diody dla układu z modelem transformatora uwzględniającym indukcyjność magnetyzacji

6. Symulacje i pomiary 6.1 Symulacje i pomiary szybkich stanów przejściowych Symulacje szybkich stanów przejściowych napięcia na elemencie kluczującym oraz prądu diody dla układu z modelem rozbudowanym transformatora

6. Symulacje i pomiary 6.2 Symulacje i pomiary powolnych stanów przejściowych (a) (b) Odpowiedź napięcia wyjściowego na uskok napięcia wejściowego: symulacja w oparciu o model uśredniony(a), symulacja na pełnych przebiegach (b)

6. Symulacje i pomiary 6.3 Symulacje i pomiary wariantów przetwornicy ze snubberami Napięcie na elemencie kluczującym dla układu bez snubbera (po lewej) oraz dla układu ze snubberem (po prawej)

6. Symulacje i pomiary 6.3 Symulacje i pomiary wariantów przetwornicy ze snubberami Oscylogramy napięcia V DS (zielony), prądu drenu I dr (niebieski), prądu diody po stronie wtórnej I D (czerwony)-pomiary dla przetwornicy bez snubbera przy obciążeniu R O =1Ω Oscylogramy napięcia V DS (zielony), prądu drenu I dr (niebieski), prądu diody po stronie wtórnej I D (czerwony) - pomiary dla przetwornicy ze snubberem przy obciążeniu R O =1Ω

6. Symulacje i pomiary 6.4 Zamierzenia a) symulacje i pomiary wariantów przetwornic z różnymi elementami przełączającymi b) badanie efektów termicznych Badania wypływu temperatury na pracę układu przetwornicy Badania wpływu samonagrzewania elementów oraz całego układu na parametry przetwornicy

6. Symulacje i pomiary 6.4 Zamierzenia c) wyznaczanie strat mocy oszacowanie na podstawie bilansu mocy wejściowej i wyjściowej oszacowanie na podstawie sumy strat mocy w poszczególnych elementach

7. Wnioski a) Wnioski z dotychczasowych badań: b) Wnioski przewidywane do otrzymania z planowanych badań Badania symulacyjne i pomiarowe pozwolą na usprawnienie procesu projektowania przetwornic Badania układu zawierającego różne elementy przełączające pozwolą na ocenę przydatności konkretnych typów tranzystorów do realizacji konkretnych wymagań

7. Wnioski Propozycje układów tłumiących zakłócenia pozwolą na skuteczne projektowanie różnych wariantów konwerterów lub też na poprawę ich parametrów

7. Wnioski Analiza termiczna elementów przełączających oraz całego układu pozwoli w procesie projektowania na określenie najlepszego wariantu przekształtnika przystosowanego do określonych warunków pracy oraz otoczenia