Osnovna Upravljacka Kola DC-DC Pretvaraca (Izvori Napajanja)

8/11/2019 Osnovna Upravljacka Kola DC-DC Pretvaraca (Izvori Napajanja)

1/37

OSNOVNA UPRAVLJKA KOLADC-DC PRETVARAA

Predmetni profesor: Dr eljko Despotovi, dipl.el.in

VISOKA KOLA ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTVA STRUKOVNIHSTUDIJA-VIER, BEOGRADSTUDIJSKI PROGRAM: NOVE ENERGETSKE TEHNOLOGIJE

SPECIJALISTIKE STUDIJEPREDMET: UPRAVLJANJE ELEKTROENERGETSKIM PRETVARAIMA


2/37

UVOD

Osnovni zadatak upravljakog kola elektroenergetskogpretvaraa je da izvri stabilizaciju izlaznog napona(najee jednosmernog) bez obzira na varijacije ulaznog

napona i/ili optereenja Izlazni naponje po prirodi analogna veliina (analogne

prirode)

Pobuda energetskog prekidaa

je ON-OFF, dakle imadigitalni karakter (obzirom da se radi o dva stanja ON iOFF)

Kontrolno kolo ustvari mora da prilagodi ove dve prirode(analognu i digitalnu)

Da bi upravljanje bilo zadovoljavajue moramo imati tana

merenja i pouzdanu pobudu energetskog prekidaa


3/37

OSNOVNA UPRAVLJAKA EMA JEDNOG DC-DC PRETVARAA


4/37

ODZIV NEREGULISANOG DC-DC BUCK PRETVARAA12VDC/6VDC

Problem je pik izlaznog napona pristartu pretvaraa!!!


5/37


6/37

ODZIVI PRI TRANSIENT LINE REGULATION

40VDC/5VDC


7/37

ODZIVI PRI TRANSIENT LOAD REGULATION


8/37

Promenom koeficijenta radnog reima prekidaa (duty-cycle) jeobezbeeno upravljanje ovim pretvaraem. Pojaava greke mora imati

prenosnu funkciju takvu da potisne smetnje na uestanosti prekidanja i drugeumove na visokim uestanostima, sa specificiranom unapred nultom grekomu ustaljenom stanju. Kolo modulatora na ulazu ima kontinualnu promenljivu Vc u vremenu i naosnovu nje treba da generie na izlazu odgovarajuu povorku impulsa da bi se

napon na izlazu Vout odravao konstantnim. Kolo modulatora u mnogomeodreuje TIP PRIMENJENE KONTROLE

OSNOVNI PRINCIP KONTROLE

Nelinearnafunkcija


9/37

MODULATOR SA KONSTANTNOM UESTANOSTI

Izlazni PWM signal je jako osetljiv na umovekoji se mogu javiti u signalu Vc!!!Razmotrimo talasne oblike u tom sluaju


10/37

T

Na ovaj nain se ne garantuje jedan upravljaki impuls po periodi Ts. Kada seradi sa pretvraima koji su podloni smetnjama i ovakvom neregularnom radu

modulatora, onda ove greke mogu biti katastrofalne (mogu se javitinekontrolisano veliki naponi na izlazu)

REENJE OVOG PROBLEMA JE KORIENJE MODULATORA SA

INTEGRACIONIM DEJSTVOM SA MOGU

NO

U RESETA!!!


11/37

MODULATOR SA INTEGRACIONIM DEJSTVOM

Takt generator kontrolie i integrator i flip-flop. Integrator ima mogunostresetovanja. Takt generator setuje flip-flop na poetku svake periode, a resetujeintegrator. Kako je set ulaz S na flip-flopu jednak 0 posle prvog detektovanja

jednakosti Vc = Vt modulator registruje samo prvi trenutak kada je ispunjenuslov ovaj uslov, a ostale ignorie.


12/37


13/37

NAPONSKA- DUTY RATIO kontrola sa kolom ADP2300


14/37


15/37

KOLO LT1071- Linear TechnologyNAPONSKA KONTROLA SA GALVANSKOM IZOLACIJOMPREKO OPTOKAPLERA


16/37


17/37

Na ovaj nain trenutciukljuenja energetskogprekidaa su odreeni eksternimCLOCK signalom.

Iskljuenje energetskogprekidaa je odreeno trenutcimakada njegova struja dostigneprag koji je odreen kontrolnimsignalom Vc.

Strujna povratna sprega jelokalna i njenim preciznimmerenjem se kontrolie DUTY-

RATIO

OSNOVNI PRINCIP PROGRAMIRANE STRUJNE KONTROLE

PREDNOSTI:-jednostavno strujno ogranienje i inherentna prekostrujna zatita

-mogunost jednostavnog paralelovanja izlaza pretvaraa-redukija prenosne funkcije petvaraa (jednostavnija kontrola)


18/37

Prekida Q (BJT, MOSFET, IGBT) se iskljuuje kada njegova

struja dostie SET nivo. Zatita od prevelikih struja prekidaa(ogranienjem struje) je obezbeena kontrolnim signalom Vc.

Takoe ovim nainom je obezbeena zatita celokupnogpretvaraa od preoptereenja i prekostruja.

Q

STRUJNO OGRANIENJE I PREKOSTRUJNA ZATITA


19/37

MOGUNOST JEDNOSTAVNOG PARALELOVANJAIZLAZA PRETVARAA

Ako se isti kontrolni signal dovodi na prekidae u nekoliko pretvaraa izregulacionog kola , jednostavno se obezbeuje da pretvarai dele istu

maksimalnu vrednnost struje.


20/37


21/37

NAJVEA MANA PROGRAMIRANE STRUJE KONTROLE JE TATO SE MOE JAVITI SUBHARMONIJSKA NESTABILNOST!!

Nestabilnost se javlja kada DUTY-RATIO postane vei od 0,5.Ako se javi poremeaj Io u struji induktora na poetku ciklusa , nakon jedneperiode poremeaje se propagirati do vrednosti I1.

Nakon n-ciklusa poremeaj e biti vei:

struja induktora

Sistem postaje izrazito nestabilan za > 0.5


22/37


23/37

KOMPENZACIJA SUBHARMONIJSKE NESTABILNOSTI

m2=mc tada je,Ako je

Tako da imamo kompenzaciju ve nakon prvog ciklusa


24/37

TIPINA EMA PROGRAMIRANE STRUJNEKONTROLE- kontroler UC1842/3842

Flip-flop (latch kolo) seSETUJE kratkotrajnimImpulsima iz oscilatora

fiksne uestanosti, aRESETUJE kada strujaprekidaa T, odnosnonapon Vsense dostignenivo izlaza pojaavaagreke Verr

Pojaavagreke ustvari pojaava razliku stvarnog(izlaznog napona) i eljenog (referentnog) napona.

To nije prost pojaavavemora u sebi da sadri iKompenzaciju.

T


25/37


26/37

TIPINA PRIMENA UVLO ( t t j j )


27/37

TIPINA PRIMENA UVLO (start-up napajanja)

Prilikom prvog starta (START-UP) kolo se napaj naponom 300VDC preko RC kola.Dioda D1 blokira uticaj ovog napajanja na pomoni namotaj Waux. Kada pretvara

zaosciluje na pomonom namotaju se indukuje napon, koji se ispravlja preko diodeD1 i on preuzima napajanje kola UC3842

100-250V,50Hz

+300VDC


28/37

MERENJE STRUJE


29/37

Vc

Is

Rs

Vrna vrednost struje:

N- kada se koristi transformator kao dava strujeN=1, kada se struja meri direktno na antu Rs

MERENJE STRUJE

Problem kod merenja struje na antu Rs koji ima parazitni induktivnost


30/37

Problem kod merenja struje na antu Rs koji ima parazitni induktivnost.

Mora se uvesti RC kolo (integrator) da prigui naponski pik na mernom otporuRs. Ovo usporava odziv u povratnoj sprezi po struji. Mora se nai kompromis,

kada se projektuje merno kolo. Tipino R=1k, C=100-300pF.


31/37

MERENJE STRUJE PREKO STRUJNOG TRANSFORMATORA

Veoma bitan je prenosni odnostransformatora 1:NDioda proputra samo pozitivne

impulseBlider otpornik se stavlja izmeudiode i RC filtraRedukcija struje Imax/NI u ovom sluaju se mora koristiti RCfiltar za priguenje naponskog pikaMaksimalna vrednost napona na ulazukola UC3842 je 1VRelacija koja vai: RsImax=Nx1V

POJAAVA GREKE


32/37

POJAAVA GREKE

Z i

Z f

2mA

sink

sourceVcVref

Vout I 0

0( ) ( )

OUT REF C REF

i f

V V V V Z s Z s

+

+2.5V

[ ]( )f

C REF OUT REF i

Z

V V s V V Z= +

2.5REFV V= +

Ii

If


33/37

UC3842-KARAKTERISTIKA POJAAVAA GREKE UOTVORENOJ SPREZI


34/37

KOMPENZACIJA koja se koristi iskljuivo u sluaju BOOST toplogije sa


35/37

KOMPENZACIJA koja se koristi iskljuivo u sluaju BOOST toplogije sakontinualnom strujom i u sluaju FLYBAK topologije

IZLAZNI POBUDNI STEPEN ENERGETSKOG PREKIDAA (MOSFET ili BJT)


36/37

IZLAZNI POBUDNI STEPEN ENERGETSKOG PREKIDAA (MOSFET ili BJT)

Direktna pobuda bezgalvanske izolacije

Pobuda preko impulsnogtransformatora

Pobuda BJTTOTEM POLEOUTPUT

Tipina ema: AC/DC-DC/DC pretvara, 30W


37/37

Ulazni napon: 95-135V, 50Hz

Prekidaka uestanost: 40KHzEfikasnost: 80% pri punom optereenju

izlaz

Documents

Osnovna Upravljacka Kola DC-DC Pretvaraca (Izvori Napajanja)