Hallo, ich würde gerne eine aktive PFC-Stufe in LTSpice erstellen. Mein
Ziel ist es eine möglichst flexible Simulation zu erzeugen, welche auch
parametrisierbar ist. Mir kommt es hauptsächlich darauf an, dass die
Simulation den Spulenstrom, den Strom durch den MOSFET und den Strom im
Elektrolytkondensator realgetreu abbildet. So soll diese Simulation
einerseits dazu dienen, die Effektivwerte der einzelnen Bauteilströme
und den Eingangsstrom (FFT wegen Oberwellen) gut abzubilden. Der MOSFET
kann also als idealer Schalter realisiert werden. Die Simulation soll
somit möglichst einfach gestaltet werden.
Ich denke der anspruchsvollste Teil ist die Generierung der Sinus-PWM
bzw. Regelung des Spulenstroms. Wie macht man das am geschicktesten?
Wenn der Spulenstrom unter dem Sollwert ist. Wie erhöht man dann am
einfachsten den Duty Cycle der Sinus-PWM? Geht das überhaupt komplett
analog?
Nun habe ich in der Vergangenheit in LTSpice schon viel simuliert. Es
gibt ja jede Menge Möglichkeiten so etwas zu simulieren (analoger
PI-Regler, BV-Quellen). Welchen Weg würdet ihr für mein Vorhaben
bevorzugen?
Viele Grüße
Peter
PFC-Ansteuerbausteine sind seit längerer Zeit reichlich auf dem Markt.
Wie die arbeiten wird in den Datenblättern beschrieben, da gibt es
nichts Neues zu entwickeln, ist alles schon da.
Für LTSpice findet sich auf dem Netz ein Modell des L6562 von ST, mit
dem ich des öfteren simuliert habe. Kann auch sein, dass es von LT einen
PFC-controller gibt, dann kannst Du die fertige Evalierungsschaltung von
LTSpice direkt benutzen.
Mark S. schrieb:> Kann auch sein, dass es von LT einen> PFC-controller gibt, dann kannst Du die fertige Evalierungsschaltung von> LTSpice direkt benutzen.
Ich hatte mit dem LT1248 simuliert.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Ich hatte mit dem LT1248 simuliert.> mfg klaus
Ich würde das ganze gerne das ganze ohne einen fertigen Schaltregler-IC
zur Ansteuerung realisieren. Nur so habe ich die Möglichkeit von den
Parametern (Zwischenkreisspannung, PFC-Drossel Induktivität,
Zwischenkreis Kapazität, Taktfrequenz) völlig flexibel zu sein. Außerdem
möchte ich gerne im Bereich Ansteuerung bzw. Regelung einer PFC dazu
lernen.
Wie gesagt. Mir reicht es völlig wenn die Simulation das Verhalten der
PFC-Stufe richtig nachbildet. Die Schaltung soll lediglich dazu dienen
eine Grundlage zur Dimensionierung der passiven Bauelemente der
PFC-Stufe zu sein. Es ist auch völlig ausreichend, wenn die Simulation
das Verhalten der PFC-Stufe im eingeschwungenen Zustand simuliert, d.h.
der Zwischenkreiskondensator kann im Einschaltmoment gerne bereits
vorgeladen sein.
Den Leistungskreis möchte ich ganz klassisch mit einem
Brückengleichrichter und einem Aufwärtswandler realisieren. Der
Leistungsteil sollte einfach sein. Aber bei der Realisierung der
Ansteuerung des MOSFETs bin ich mir momentan noch recht unschlüssig wie
ich das am einfachsten realisiere.
Wie baut man so einen Regelkreis zur Regelung der Sinus-PWM am Besten in
LTSpice auf? Wie nimmt man da am Einfachsten Einfluss auf den duty cycle
der PWM? Mir fällt als erstes ein die Amplitude des Referenzsinuses, mit
dem durch Vergleich mit einer Dreieckspannung das PWM-Signal generiert
wird, zu verändern. Aber kann man das mit einer reinen analogen
Schaltung überhaupt realisieren?
Viele Grüße
Was soll dies Geschwafel? Zur Dimensionierung der grundlegenden Bauteile
kommst Du am schnellsten mit einer LT-Evaluierungsschaltung. Und wenn es
Dich interessiert, wie das im Einzelnen funktioniert, studier die
reichlich vorhandenen Datenblätter und Applikationsschriften der
Hersteller.
Peter schrieb:> Ich würde das ganze gerne das ganze ohne einen fertigen Schaltregler-IC> zur Ansteuerung realisieren. Nur so habe ich die Möglichkeit von den> Parametern (Zwischenkreisspannung, PFC-Drossel Induktivität,> Zwischenkreis Kapazität, Taktfrequenz) völlig flexibel zu sein. Außerdem> möchte ich gerne im Bereich Ansteuerung bzw. Regelung einer PFC dazu> lernen.
Ich würde mich mal dort umsehen:
https://groups.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info
Such mal dort in den Files nach Basso. Oder auch unter Google "basso
pfc".
mfg klaus
So, ich hab jetzt mal begonnen in LTSpice eine Simulation aufzusetzen
(siehe Anhang). Ich messe den Spulenstrom in der Masseleitung des
Brückengleichrichters. Mein Vorhaben ist, den Ausgangsstrom Iout
vorzugeben und basierend auf diesem Strom einen Referenzstrom
(pulsierenden Gleichstrom) für den Drosselstrom zu generieren. Die
Regelabweichung möchte ich in einem .params Kommando berechnen und
anschließend mit einer BV Quelle den PI-Regler realisieren. Um den Duty
Cycle der Sinus PWM zu verändern hatte ich die Idee mit dem Ausgang des
PI-Reglers die Amplitude des Referenzsinus der Sinus-PWM zu generieren.
Das LTSpice bringt mir gerade noch einige Fehler. Irgendwie scheint es
ein Problem, damit zu haben, dass ich die Berechnungen für die PI-Regler
in einem .params Kommando ausführe. Kann zu dieser Fehlermeldung jemand
was sagen?
Viele Grüße
Mich würde speziell noch interessieren, auf welche Weise man in aller
Regel den Duty Cycle bei einer Sinus PWM ändert. Bisher hatte ich ja die
Idee die Amplitude des Referenzsinus zu verändern. Macht das Sinn? Bzw.
ist das ein gängiges Verfahren?
Ich habe mal probiert, die Änderung des Duty Cycles einer Sinus PWM mit
Hilfe der Blockschaltbilder des LT1249 nachzuvollziehen. Aber dieser IC
beinhaltet sehr viele Blöcke, sodass das Ganze recht unübersichtlich
ist. Da ich meine Simulation möglichst einfach und flexibel halten
möchte, macht es daher wenig Sinn sich an den Blöcken zu orientieren.
Viele Funktionen sollten wesentlich einfacher mit den BV-Quellen in
LTSpice realisierbar sein (so in etwa wie ich es in meinem letzten Post
gezeigt habe).
Viele Grüße
Der Vorgabewert für die Stromregelung muss die Netzspannung folgen, in
analogen PFC-Bausteine die in CCM arbeiten mit fester Taktfrequenz (z.B.
UC3854, UCC3818, L4981, LT1248, usw.) erreicht man dies mit einen
analogen Multiplier. in der Simulation kann man diese mit einen
BV-quelle nachbilden. Für eine grobe Abschätzung reicht das allemal aus.
Hi Peter,
Peter schrieb:> Mich würde speziell noch interessieren, auf welche Weise man in> aller> Regel den Duty Cycle bei einer Sinus PWM ändert. Bisher hatte ich ja die> Idee die Amplitude des Referenzsinus zu verändern. Macht das Sinn? Bzw.> ist das ein gängiges Verfahren?
Eine Sinus PWM erreicht man, indem man für das Referenzsignal einen
Sinus verwenden und anschließend mit dem Carriersignal (Sägezahn oder
Dreieck) vergleicht.
Die Amplitude des Sinus bestimmt demnach die Breite des Pulses. Ganz
prinzipiell dargestellt:
http://www.powerguru.org/wordpress/wp-content/uploads/2012/08/Sine-wave-PWM-modulation1.jpg
Gruß
So, jetzt habe ich mal ein wenig weiter gearbeitet an der Simulation.
Mittlerweile erreicht zumindest die Ausgangsspannung schon mal ihren
Zielwert von rund 370V. Das habe ich damit erreicht, in dem ich den
gewünschten Duty Cycle (Bereich 1V-0.12266V) mit einer
Dreieckspannung(Bereich 0V-1V) vergleiche. Allerdings ist der
Spulenstrom noch nicht sinusförmig.
Mich interessiert ja eigentlich nur der statische Fall (eingeschwungener
Zustand). Kann man auch ohne eine Regelung erreichen, dass die
Ausgangsspannung den Zielwert erreicht und gleichzeitig der
Eingangsstrom sinusförmig ist?
Falls nein: Dann benötige ich wohl eine Spannungs- und Stromregelung,
bei denen beide Regler Einfluss auf den benötigten Duty Cycle haben. Wie
kann man so etwas erreichen?
Viele Grüße
So, jetzt bin ich heute schon mal ein gutes Stück weiter gekommen. Ich
bin jetzt doch einen ganz anderen Weg gegangen. Und zwar habe ich als
Vorlage eine Beispielsimulation von GeckoCircuits (PFCcurrentControl)
genommen.
Wie ihr dem Bild im Anhang entnehmen könnt, funktioniert die Schaltung
bereits zu 90 %. Der Spulenstrom ist jetzt sinusförmig und in Phase zur
Netzspannung.
Es gibt nur noch einen Schönheitsfehler. Die Schwankung der
Ausgangsspannung ist nicht konstant. Er wird mit jeder Netzperdiode
größer. Normalerweise sollte ja der Spannungsregler diese dafür sorgen,
dass die Ausgangsspannung auf ihrem Zielwert gehalten wird, was mit dem
Signal VST geschieht. Dieses Signal ist in der zweiten Halbwelle auch
größer. Aber das reicht anscheinend nicht aus um den Duty Cycle der
Sinus-PWM ausreichend zu erhöhen. Hat jemand eine Idee an was dieses
Verhalten genau liegt?
Viele Grüße
Das Problem mit der unkonstanten Schwankung der Ausgangsspannung habe
ich jetzt weitestgehend gelöst, in dem ich Dioden mit einer kleineren
Flussspannung einsetze. Gleichzeitig habe ich den MOSFET durch einen
Schalter ersetzt.
Wenn ich in der Simulation den Voltage Controlled Switch SW anstelle des
MOSFET STW11NM80 einsetze, gibt es in der ersten Halbwelle im
Kondensatorstrom starke Stromspitzen (siehe Anhang). Diese Stromspitzen
sind in der Simulation nur im Kondensatorstrom zu sehen. Sie scheinen
also durch kein anderes Bauelement (auch nicht den Schalter SW) zu
fließen, was mich darauf schließen lässt, dass sie ein Fehler von
LTSpice sind und eigentlich nicht da sein sollten. Komischerweise gibt
es im Kondensatorstrom keine Stromspitzen, wenn ich den Schalter SW
durch den MOSFET ersetze (siehe Anhang). Hat jemand für diese
Stromspitzen eine Erklärung?
Mir ist noch etwas anderes aufgefallen. Bei der FFT von LTSpice steht ja
bei Magnitude ein Wert. Dieser Wert stellt aber nicht die Amplitude,
sondern den Effektivwert der jeweiligen Sinusschwingung dar. Kann man
das irgendwie umstellen oder ist das eine Eigenheit von LTSpice?
Viele Grüße
