Raddrizzatore monofase a doppia semionda con filtro capacitivo

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1 Raddrizzatore monofase a doppia semionda con filtro capacitivo

2 Nel caso di carichi lineari, a parità di potenza attiva erogata, la corrente (sinusoidale) assorbita dalla sorgente è minima quando la corrente è in fase con la tensione Nel caso di carichi non lineari, a parità di potenza attiva erogata, la corrente (distorta) assorbita dalla sorgente è minima quando la della corrente è in fase con la tensione ed ha la stessa forma d onda

3 Normative europee EN Si applicano a dispositivi con assorbimento (per fase) fino a 16A connessi sia a reti monofase ( V 50Hz) che a reti trifase ( V). Classe A Dispositivi e carichi trifase equilibrati, nonchè ogni dispositivo che non ricade nelle altre classi. Classe B Dispositivi elettronici portatili (stesse limitazioni della classe A moltiplicate per un fattore 1.5). Classe C Dispositivi elettronici per sistemi di illuminazione. Classe D Dispositivi elettronici e carichi monofase non compresi nelle classi B e C

4 Limiti Classe A Limiti Classe C Limiti Classe D

5 Trasferimento di Potenza

6 Tensione e Corrente non Isofrequenziali Tensione e Corrente Isofrequenziali Potenza media nulla Potenza media non nulla

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8 Fattore di Potenza

9 Carico non lineare Tensione sinusoidale

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11 Raddrizzatore Ideale

12 Raddrizzatore Ideale

13 Power Factor Control

14 Power Factor Control Per realizzare un PFC è necessario impiegare convertitori DC/DC con cui sia possibile ottenere, almeno idealmente, valori infiniti del rapporto di trasformazione (negli istanti in cui sen(t)=0). Ciò esclude il Buck e tutti i sui derivati.

15 Un PFC assorbe potenza dalla rete una potenza variabile all interno di un periodo, deve però fornire in uscita una potenza costante al carico. Per ottenere un tal funzionamento è necessario interporre tra il PFC ed il carico un elemento in grado di immagazzinare energia. PFC L energia immagazzinata o ceduta dal volano energetico deve essere pari alla differenza tra la potenza assorbita dalla rete e quella ceduta al carico.

16 La banda passante del regolatore di potenza assorbita deve essere sufficientemente bassa, se così non fosse verrebbero infatti generate armoniche indesiderate sulla corrente di rete. Nel caso ideale di un sistema di controllo a banda passante infinita si avrebbe:

17 La banda passante del regolatore di tensione deve essere inoltre limitata superiormente in modo tale che il sistema di controllo non amplifichi l inevitabile ripple a frequenza doppia della frequenza di alimentazione. La presenza del condensatore-volano e la limitata banda passante del regolatore di tensione non permettono ad un circuito PFC di raggiungere le prestazioni dinamiche richieste da una applicazionw SMPS(Switch Mode Power Supply). Per tale ragione viene aggiunto in uscita al PFC uno stadio di regolazione della tensione.

18 Power Factor Control La struttura PFC più semplice impiega un convertitore DC/DC boost. Ripple della corrente che attraversa L: Valor medio della corrente che attraversa L:

19 Il funzionamento è continuo se: Funzionamento continuo ( ) Funzionamento discontinuo All interno dei precedenti limiti il funzionamento, in un periodo, è continuo quando la tensione di alimentazione si avvicina al valore di picco e discontinuo quando la tensione di alimentazione tende a zero.

20 Controllo a doppio anello (modo continuo) con tale configurazione si ottiene: e inoltre facile ottenere rendimenti attorno al 95% in applicazioni da 1 kw.

21 Controllo a doppio anello (modo continuo) La resistenza vista dalla rete vale

22 Controllo a singolo anello (modo discontinuo) Controllo semplice Rendimento peggiore Per le sue caratteristiche l automatic current shaping è adatto solo ad applicazioni con potenze inferiori a 200W.

23 Se v(t) è sufficientemente più alta di vg(t) la corrente media d ingresso risulta essere automaticamente proporzionale alla tensione (automatic current shaping).

24 Confronto tra topologie PFC Boost e PFC Flyback Boost Minima corrente (RMS) sul transistor Massimo rendimento Impossibile limitare la corrente d avviamento Tensione d uscita maggiore del valore di picco della tensione d ingresso Buck-Boost, Cuk, SEPIC Corrente (RMS) sul transistor più elevata Rendimento inferiore Possibile isolamento interno Possibile limitare la corrente d avviamento Tensione d uscita maggiore minore od uguale al valore di picco della tensione d ingresso

25 Topologie trifase In un sistema trifase simmetrico un PFC è in grado di fornire in uscita una potenza costante. Non è quindi necessario un volano energetico per alimentare un carico a potenza costante.

26 Topologie trifase Ogni fase opera come un singolo PFC-Boost monofase.