PFC Boost non isolato

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1 PFC Bst nn slat Specfche: V = V rms, f g = 50 Hz, V = 450 V, = 100 A, ΔU = 10% U, Δ = 10% del pcc d (t). Dat l lvell d ptenza puttst elevat s scegle d realzzare l Pwer Factr Crrectr cn un cnverttre d tp Bst; per quant rguarda l swtch s scegle un GBT cn una frequenza d cmmutazne f s d 20 khz. r D D + V V + V r - + V S - C + V - Pwer Factr Crrectr a cnverttre Bst

2 Dmensnament del cndensatre P = V * = 45 kw Energa scambata tra rete e cndensatre d uscta; W = P / 2πf g = / 314 = 143 J essa genera un ndulazne d tensne che s mpne nn super l 10% della tensne d uscta ΔV = 10% V =45 V s può qund trvare l valre del cndensatre d uscta C = W / (V * ΔV ) = 143 / (450 * 45) = 7 mf

3 Dmensnament dell nduttre S è pst l nduttre a mnte del raddrzzatre, puttst che a valle, per farl percrrere da una crrente è alternata. l funznament del crcut rmane tuttava l stess che s avrebbe se l nduttre fsse pst a valle del raddrzzatre. S assume md d funznament cntnu, qund V / V (t) = 1 / (1 - δ(t) ), vver: δ(t) = 1 - V (t) / V S pu sservare che, sccme la tensne d almentazne v (t) vara nel temp cn legge snusdale, anche l duty cycle δ(t) deve essere varat lung l perd d rete per garantre V cstante n gn stante.

4 Dmensnament dell nduttre Range d varazne del duty cycle V (rms) = V mplca: V (peak) = V l valre mnm del duty cycle s ha n crrspndenza del valre d pcc d v (t), qund: δ Vmn = / 450 = = 0.18 se V (peak) = 368 V, mentre: δ Vmn = / 450 = = 0.43 se V (peak) = 255 V l massm valre d duty cycle è nvece sempre par a δ max =1 e s ha quand v (t) = 0.

5 Dmensnament dell nduttre Ssttuend, s ttene: l rpple d crrente è dat da: ) ( t f ) V ( t s δ = Δ ) V ) V ( t ( ) ( t = 1 δ ) V ) V ( t ( f ) V ( t s = Δ 1 che assume valre massm per: = = Δ s s f V ) V ( t f V = 0 Δ V 2 1 δ= s s f V f. ). ( V = = Δ = 0 ) V ( t V

6 Dmensnament dell nduttre Pst che l valre massm del rpple nn super l 10% della crrente d pcc, qund: Δ max = 10% max l massm valre effcace della crrente nell nduttanza è: max (rms) = P / V mn = / 180 = 250 A ed l crrspndente valre d pcc è: max (peak) = 250 * 2 = 353 A qund Δ max 35 A = V /(4 Δ max f s )= 450 / (4 * 35 * 20000) 160 μh

7 Crrente e tensn massme de dd e dell swtch Smax = Dmax 360 A (n crrspndenza al pcc d crrente l valre del rpple è l mnm) Valr med: n un generc perd d cmmutazne l valre med della crrente nell nterruttre Save vale r (t)* δ(t). Per ttenere l valre med cmplessv ccrre ntegrare la grandezza Save, che vara nel perd d rete T, lung l perd stess. Ssttuend r (t)= * sn(ωt) e δ(t) = 1 V (t) / V s ttene: Save = gpeak (2 / π V (t) /(2*V )) 127 A (calclat per = 255 V, che è la cndzne peggre per l nterruttre)

8 Crrente e tensn massme de dd e dell swtch l calcl s pu anche effettuare sservand che la massma sllectazne n crrente dell nterruttre s ha cn mnma tensne (rms) d ngress e, crrspndentemente, massma crrente d ngress. n tal cndzn la resstenza equvalente d ngress vale: R eq Vˆ mn 255 = = 0. 7Ω ˆ 360 max Valr med: nel perd d PWM s può assumere che v sa cstante s Ts tn 1 V 1 1 = dt T = S Req TS R 0 eq 0 l valr med nel perd d 10 ms è la smmatra de valr med ne 200 perd d PWM, vst l rapprt tra le due frequenze s ssttusce alla smmatra l ntegrale nel semperd V dt V = T S δ T R eq s s = 2 V ( t) 2 V ( t) V ( t) 2 Vˆ ( t) dt (1 ) dt ( T δ = = R T R U T g Tg 0 eq g Tg 0 eq g Tg 0 sn( ωt) R eq Vˆ 2 2 sn ( ωt) ) dt R U eq

9 Crrente e tensn massme de dd e dell swtch Cnsderand che: sn 2 ( ωt ) = 1 S ttene cs 2 ( ωt ) 1+ cs(2ωt) cs 2 ( ωt) = Vˆ 1 Vˆ s = = A π R 2 R U eq eq sn ( ωt ) 1 cs( 2ωt = 2 2 ) Dmed = rave - Save = 2 / π * gpeak - Save = gpeak V peak /(2*V ) 150 A (calclat per = 368 V, che è la cndzne peggre per l dd) Sa l dd che l nterruttre sn sggett alla tensne d uscta V = 450 V

10 Cntrll S può mplementare un cntrll d crrente d pcc. andament del rferment d crrente, che s desdera snusdale, s rcava dalla tensne raddrzzata, mentre l nfrmazne relatva all ampezza vene dal reglatre d tensne che cnsente che V sa uguale a V *. Avend pst l raddrzzatre a valle dell nduttanza, bsgna aver cura d effettuare la msura d tensne a mnte dell nduttanza e p raddrzzarla prma d nvarla al cntrll. r D D + V r - S + V S - C + V - DRV Cnv.Bst - V * + r v r FF S Q R Clck r * + - Cmpar. A v Ampl.P k v Mltpl.

11 Tensne e crrente d almentazne

12 Tensne e crrente sull nduttanza

13 Crrent sull swtch e sull nduttanza

14 Crrent sull swtch e sull nduttanza espanse

15 Crrent su swtch e dd

16 Crrent su swtch e dd espanse

17 Crrente e tensne sull swtch

18 Crrente e tensne sul dd

19 Crrente sul cndensatre e Vut espanse

20 Ptenze d ngress e d uscta