Właściwości przetwornicy zaporowej Współczynnik przetwarzania napięcia Łatwa realizacja wielu wyjść z warunku stanu ustalonego indukcyjności magnesującej Duże obciążenie napięciowe tranzystorów (Vg + V/n + vov) Wymagana duża indukcyjność magnesująca transformatora D = 1 D tylko 2 elementy w obw. wtórnym jednak kiepska stabilizacja wyjść dodatkowych duże wymiary, szczelina mniejsze przy DCM, ale ipk duża Lleak przepięcia tłumik koszt, straty połowiczne wykorzystanie rdzenia Korzystna przy niskich napięciach wejściowych stosunkowo małej mocy 37
Rola transformatora i wykorzystanie rdzenia Dwutaktowe (zaporowa) magazynowanie energii jak dławik duży im duży rdzeń; duża L n n i szczelina Isat, Br, ale też μ, duża Ls Asymetryczne (zaporowa, przepustowa) Symetryczne Jednotaktowe bez szczeliny, uzwojenie dzielone szeregowo przeciw sobnie mała Ls ( B)max = 2Bm lepsze wykorzystanie rdzenia większe moce / mniejsze T B Bm duża μ duża LM mały im uzwojenie rozmagnesowujące: nie wymaga dużego przekroju zajmuje mało miejsca ( B)max = Bm Br B przepustowa zaporowa B Br B ni mostkowa półmostkowa przeciwsobna Bm 38 H
Porównanie topologii transformator zaporowa przepustowa przeciwsobna półmostkowa mostkowa uzwojenia 1+1 1+1+1 2+2 1+2 1+2 wykorzystanie rdzenia wyk. uzwojenia pierwotnego wyk. uzwojenia wtórnego duży obciążenia mały mały mały mały sposób rozmagnesowania wbudowane wbudowane przy ograni czeniu D symetryzacja U ton lub ster. prądowe zakres współczyn nika wypełnienia 0 1 0 0,5 (n1:n2=1:1) 0 1 * 0 1 * 0 1 * funkcja przetwarzania nd/(1 D) nd nd * 0,5 nd * nd * transformator duży średni dość mały dość mały bardzo mały ind. rozproszenia duża dość mała dość mała mała mała konieczny możliwy niepotrzebny niepotrzebny niepotrzebny prąd magnesujący tłumik symetryzacja U ton symetryzacja U ton lub ster. prądowe * D definiowane w odniesieniu do Ts jak dotychczas; przy definicji do 2Ts: D = 0 0,5, ale funkcja przetwarzania = 2nD nd 2nD 39
Porównanie topologii łączniki zaporowa przepustowa przeciwsobna półmostkowa mostkowa 1 1 2 2 4 ster. bramką wzgl. masy wzgl. masy 2 wzgl. masy półmostek 2 półmostek ster. prądowe b. proste b. proste proste złożone proste Uon Uon Uon Uon (+UESR) 2 Uon liczba tranzystorów spadek potencjału okresy przewodzenia 40
Porównanie topologii obszary zastosowań (1) lub inna wartość normy bezpieczeństwa 41
Porównanie topologii obszary zastosowań (2) 42
Porównanie topologii obszary zastosowań (3) 43
Porównanie topologii obszary zastosowań (4) ZVT przetwornice rezonansowe (resonant), z przełączaniem przy zerowym (niskim) napięciu lub prądzie (zero-voltage switching ZVS) 44
Zastosowanie w systemach fotowoltaicznych z wyjściem o napięciu sieciowym Zaporowa konieczność magazynowania energii duży transformator, duże przepięcia tłumik niskie Uon, wysokie Uof dla niskich Ui brak L dla wysokich Uo jeden klucz, wyjście D-C duże prądy DC i AC dla małych Po prosta budowa i sterowanie wbudowane rozmagnesowanie Mostkowa Przeciwsobna Przepustowa ograniczony D dość duży T 3. uzwojenie złożony T, ale małe przepięcie wyjście L-C niższe Uo, ale mniejszy prąd AC większe Po niskie Uof, wysokie Uon dla wysokich Ui pełne wykorzystanie rdzenia, korzystna funkcja przetwarzania dla b. dużych Po umiarkowane obciążenie łączników oprócz Uof Q, dość niskie Uon dla niskich Ui korzystna funkcja przetwarzania, pełny zakres D mała n dla wysokich Uo mały transformator, mały i1; wyjście L-C dla dużych Po proste sterowanie proste rozmagnesowanie 45
Współczynnik wykorzystania łączników Obciążenie łącznika (stress) Przykład przetwornica zaporowa V szczytowe napięcie blokowania I prąd przewodzenia łącznika skuteczny, szczytowy lub średni Współczynnik wykorzystania (switch utilisation factor) = f(d) powinien być jak największy 46
Wykorzystanie łączników a projektowanie przetwornicy transformatorowej Ogólne podejście projektowe projektant może dowolnie wybrać D w ustalonym (środkowym) punkcie pracy osiągnięcie wymaganego napięcia wyjściowego zapewnia odpowiednio dobrana przekładnia transformatora Dla przetwornicy zaporowej: optymalne D = ⅓ przekładnia 2 D < Dopt duże obciążenie prądowe D > Dopt duże obciążenie napięciowe 47
Współczynnik wykorzystania łączników dla różnych topologii Dla obniżająco-podwyższających jest niższy niż dla podstawowych za to izolacja nie pogarsza Dla podstawowych transformatorowych jest niższy niż dla dławikowych Oparte na obniżających powinny pracować z najwyższym, z jakim się da 48
Realizacja praktyczna w systemie fotowoltaicznym 49
Parametry bloku DC/DC Założenia projektowe Składniki mocy strat (przy użyciu pojedynczych tranzystorów bez łączenia równoległego) 50
Sterowanie przetwornicy przeciwsobnej Prosty modulator PWM SG3525, sprzężenie napięciowe Topologia umożliwia sterowanie obu tranzystorów względem masy Rozmagnesowanie transformatora zapewnione przez maksymalną symetryzację obwodu drukowanego obu podobwodów strony pierwot nej oraz po stronie wtórnej 51
Obwód mocy Diody prostownika muszą być ultraszybkie ze względu na częstotliwość Równoległe połączenia zmniejszają rezystancję tranzystorów zmniejszają moc strat (sumaryczną) kondensatorów zmniejszają moc strat i tętnienie napięcia Zastosowanie tłumików po stronie pierwotnej zmniejsza UDS(off) po stronie wtórnej ograniczenie napięcia, odzysk energii przepięć 52
Działanie tłumików 53