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

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

Motywacje stosowania impulsowych przetwornic transformatorowych wysokiej częstotliwości

Przetwornica mostkowa (full-bridge)

Podzespoły i układy scalone mocy część II

Właściwości przetwornicy zaporowej

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

Scalony analogowy sterownik przekształtników impulsowych MCP1630

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

Przerywacz napięcia stałego

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Odbiór energii z modułu fotowoltaicznego

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

Część 2. Sterowanie fazowe

Sterowane źródło mocy

Funkcje sterowania cyfrowego przekształtników (lista nie wyczerpująca)

Część 4. Zagadnienia szczególne

Stabilizatory ciągłe

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

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

Temat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia.

PSPower.pl. PSPower MULTIFAL (Basic ; PV)

Falownik FP 400. IT - Informacja Techniczna

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

Rys. 1. Przebieg napięcia u D na diodzie D

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

IMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM

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

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

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

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

Stabilizatory liniowe (ciągłe)

Systemy autonomiczne (Stand-Alone / Autonomous)

Wejścia logiczne w regulatorach, sterownikach przemysłowych

Właściwości tranzystora MOSFET jako przyrządu (klucza) mocy

transformatora jednofazowego.

Cyfrowe sterowanie przekształtników impulsowych lato 2012/13

(57) 1. Układ samowzbudnej przetwornicy transformatorowej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B2 PL B2 H02M 3/315. fig.

Przetwornica zaporowa (flyback)

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

Układy akwizycji danych. Komparatory napięcia Przykłady układów

Stabilizatory impulsowe

Instrukcja obsługi Zasilacz regulowany WINNERS XL4015 USB

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Teoria Przekształtników - kurs elementarny

Falownik PWM LFP32 TYP1204

Część 2. Sterowanie fazowe

MDR - 10 MDR - 20 MDR - 40

Ładowarka UAC-01. Przeznaczenie. Parametry Techniczne

Liniowe stabilizatory napięcia

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

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

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

Porównanie uzysku energetycznego z użyciem falownika centralnego i mikrofalowników

Analiza ustalonego punktu pracy dla układu zamkniętego

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

B O O K E R I N F O 1

Teoria Przekształtników - kurs elementarny

INSTRUKCJA INSTALACJI

Przetwornice ze zdolnością podwyższania i obniżania napięcia (cd.)

Elementy indukcyjne. Konstrukcja i właściwości

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

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

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Zasilacz Buforowy ZB IT - Informacja Techniczna

Zasilacz stabilizowany ZS2,5

Prostowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

PRZEKSZTAŁTNIKI SIECIOWE zadania zaliczeniowe

Liniowe układy scalone. Elementy miernictwa cyfrowego

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA. (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl7 H02M 7/42

Ćwiczenie: "Obwody ze sprzężeniami magnetycznymi"

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

Scalony analogowy sterownik przekształtników impulsowych MCP1630

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Regulatory mocy ACI. Dane techniczne

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

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

SDD287 - wysokoprądowy, podwójny driver silnika DC

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

4. Funktory CMOS cz.2

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

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

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

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

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

Rys. 1. Układ informacji na wyświetlaczu układu MPPT

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZASILACZ PWS-150RB-xx SPBZ

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Zasilacze i stabilizatory impulsowe

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

Kondensator wygładzający w zasilaczu sieciowym

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Przegląd półprzewodnikowych przyrządów mocy

Projektowanie i produkcja urządzeń elektronicznych

Instrukcja nr 6. Wzmacniacz operacyjny i jego aplikacje. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P. Dorosz Lab 6.

PRZETWORNICA PAIM-240, PAIM-240R

Transkrypt:

Część 4 Zmiana wartości napięcia stałego Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Bloki wyjściowe systemów fotowoltaicznych Systemy nie wymagające znaczącego podwyższania napięcia wyjście DC niestabilizowane (zmienne) stabilizatory liniowe obniżenie napięcia, η silnie zależna od napięć przetwornice impulsowe obniżenie lub podwyższenie, wysoka i stała η wyjście AC stabilizacja w falowniku Jednak większość systemów o wyjściu AC tego wymaga funkcja zawarta w bloku falownika realizowana z wykorzystaniem różnych topologii Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 2

Układy rozładowania dla odbiorników stałonapięciowych, niskonapięciowych Przetwornice impulsowe konieczne gdy wymagane napięcie zasilania > U bat korzystne gdy (straty mocy) Liniowe stabilizatory napięcia o niskim spadku napięcia (LDO = Low Drop-Out) aby umożliwić jak najgłębsze rozładowanie wykorzystanie pojemności Dostępne są układy dedykowane do współpracy z akumulatorami U o = U i U U i(min) = U o + U(I max ) Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 3

Stabilizator 5 V z akumulatora 6 V na układzie LP2953 Stabilizacja napięcia * do mikrokontrolera przytykanie wbudowanego tranzystora PNP przez EA gdy V FB > V REF = 1,23 V V FB = V TAP = V OUT dzielnik wewnętrzny LB rozładowanie akumulatora: V BAT 100/474 < V REF (~5,8 V) OOR V BAT tak małe, że EA nie może utrzymać V OUT = 5 V SD włączanie/wyłączanie z mikrokontrolera Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 4

Stabilizator na LP2953 z akumulatorem zapasowym V BAT < 5,6 V przełączenie na akumulator zapasowy COMP OUT = H L wyłączenie VP12A czyli możliwości ładowania NiCd; możliwe tylko rozładowanie do wyjścia przez diodę podłożową VP12A komparator SD wyłącza tranzystor IN-OUT i sprowadza V OUT do zera powrót przy ok. 6 V dzięki przerzutnikom Schmitta zasilanie zasadnicze układ ładowania zasilanie krytycznych bloków (np. pamięci) akumulator podstawowy Pb-acid podciąganie COMP OUT gdy brak napięcia na V OUT sygnalizacja stanu wymuszenie SD i COMP INPUT = V BAT po załączeniu PWR ON (pomijany jest dzielnik 383k:100k; τ = 1µ 100k510k); po wyłączeniu C rozładowuje się do 0 V przez 383k, 100k, 510k1N914 akumulator zapasowy NiCd Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 5

Scalony liniowy sterownik ładowania i rozładowania akumulatorów Li-ion BQ24210 3 tryby ładowania Q1 Q2 wstępne (pre-charge) stałoprądowy (CC fast charge) max. 800 ma, ±10% stałonapięciowy (CV taper) ±1% Zabezpieczenie czasowe max. 30 min. PC, 10 h FC Dedykowany do ładowania niewielkich urządzeń z ogniw PV Zabezpieczenie temperaturowe ogranicza prąd ładowania Odbiornik (System) może być podłączony jednocześnie ze źródłem Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 6

Stany pracy ładowania (charge) 3 tryby do BAT może być równolegle dołączone obciążenie obciążenia (load) z akumulatora zasilany odbiornik przyłączony do VBUS ograniczenie prądowe uśpienia (sleep) Q2 wyłączony zredukowany pobór mocy wstrzymania (suspend) Q1 i Q2 wyłączone brak możliwości przepływu prądu Dwukierunkowy przepływ mocy Dynamiczne zarządzanie mocą jeżeli napięcie wejściowe spadnie wskutek wzrostu obciążenia źródła, prąd zostanie ograniczony tak, by napięcie powróciło poprawna współpraca ze źródłami o charakterystykach z ograniczeniem prądowym (PV) Q1 Q2 Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 7

Maszyna stanowa Deglitch ponowny pomiar po określonym czasie w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa błędnej detekcji Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 8

Uwzględnienie temperatury, tryb ograniczonej mocy, detekcja akumulatora Wymuszenie stanu wysokiego aktywuje tryb ładowania przy ograniczonej mocy dostępnej (np. do modułów PV) wyłączone są czasomierze oprócz 2 h na tryb DPM przy jednoczesnym zbyt wysokim napięciu maksymalizacja przekazanej energii kosztem mniej korzystnego przebiegu ładowania Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 9

Lokalizacja transformatora w systemach ze znaczącym podwyższaniem napięcia Brak podwyższanie napięcia przetwornica dławikowa Blok niskiej częstotliwości transformator sieciowy (50 Hz) do przeniesienia przebiegu n.cz. wymagane duże indukcyjności duży ciężar i wymiary (rdzeń żelazny + uzwojenia) Blok wysokiej częstotliwości transformator impulsowy w przetwornicy transformatorowej częstotliwość przełączania przekształtnika (~1 10 khz) mały ciężar i wymiary (niższa indukcyjność, lżejszy materiał rdzenia) Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 10

Motywacje stosowania impulsowych przetwornic transformatorowych wysokiej częstotliwości Podwyższenie napięcia w dużym stosunku (> 2 5) przy wysokiej η dzięki transformatorowi Zmniejszenie obciążeń prądowych i napięciowych p.p.m. dzięki transformatorowi (jeśli odpowiednio dobrana topologia) Zmniejszenie wymiarów elementu magnetycznego dzięki transformatorowi (zamiast dławika) i wysokiej częstotliwości Izolacja galwaniczna wejścia i wyjścia dzięki transformatorowi bezpieczeństwo użytkowania Uzyskanie wielu napięć wyjściowych dzięki możliwości wykonania wielu uzwojeń wtórnych cele w systemach fotowoltaicznych: rozdział obciążeń w systemach autonomicznych specyficzne aplikacje niskonapięciowe (np. ładowarki wielokanałowe) porządnie stabilizowane poprzez zmianę D może być tylko jedno wyjście, pozostałe (cross-regulation) gorzej Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 11

Schemat zastępczy transformatora bezstratnego z idealnym sprzężeniem uzwojeń Schemat należy uzupełnić o indukcyjność magnesującą (główną) L M (L μ ) zwykle umieszczana po stronie pierwotnej, chociaż można by ją skojarzyć z dowolnym z uzwojeń (niezbyt użyteczne w analizie układów) indukcyjność, jaką zaobserwujemy/zmierzymy rozwierając wszystkie uzwojenia wtórne i wymuszając napięcie na pierwotnym pozwala opisać przepływ prądu w stanie rozwarcia zwarcie dla składowej stałej transformator jej nie przenosi zastępczy schemat elektryczny pozwalający wyznaczyć zależności między napięciami i prądami konstrukcja fizyczna Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 12

Indukcyjność magnesująca (magnetising inductance) Stosuje się do niej równanie cewki Prąd magnesujący i M i prądy uzwojeń (i 1, i 2, i 3 ) są niezależne W dobrze zaprojektowanym transformatorze L M jest duża Z M Z L (sumaryczna impedancja obciążenia przeniesiona na stronę pierwotną) i M i 1 ; i 1 i 1 Prąd i M nie jest mierzalny ale obserwowalne są skutki jego obecności Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 13

Nasycenie rdzenia transformatora Indukcyjność magnesująca opisuje też magnesowanie rdzenia Rdzeń nasyca się przy zbyt dużym i M (nie i 1 ) μ = db/dh L M i M straty mocy v 1 przestaje przenosić Ale energię przenosi i 1 (nie i M ) w przeciwieństwie do dławika gdzie te prądy są tożsame nasycenie przy większej mocy przetwarzanej lub mniejszy rdzeń dla uzyskania takiej samej W = L M i 2 M /2 W stanie ustalonym W(T s ) = W(0) i M (T s ) = i M (0) w przypadku transformatora to musi zapewnić układ rozmagnesowanie rdzenia (core reset) inaczej i M będzie ciągle narastał, co doprowadzi do nasycenia Łukasz Starzak, Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice, lato 2015/16 14