Hallo,
vielleicht kann mir hier einer weiterhelfen, gerate zunehmend an
denkerische Probleme.
Betrachten wir einen Hochsetzsteller, Boost-Wandler, wie er auch sonst
heissen mag, in einer normalen PFC Anwendung, sprich er wird mit einer
positiven Sinushalbwelle veranschlagt.
Nun sollte sich eigentlich über der Drossel in den kurzen Abschnitten
der Schaltfrequenz ganz langsam innehalb der doppelten Netzfrequenz ein
sinusförmiger Strom einprägen. Nun zu meinen Gedankengängen:
Im DC/DC-Fall gibt es das sog. Voltsekundengleichgewicht, das ist
vollkommen einleuchtend und dürfte im PFC innerhalb der doppelten
Netzfrequenz anwendbar sein, nicht aber innerhalb einer Schaltperiode,
oder doch?
Man kann sich den Strom der über die Drossel fliessen muss, sehr leicht
herleiten mittels der Gleichungen:
und
Jetzt zu meinem Problem:
Wieso kann ich nicht, ausgehend vom Strom i(0) = 0, nacheinander alle
Schaltperioden mittels dieser Formeln berechnen und anschliessen den
Effektivwert bilden, um so an eine schönen Sinusförmigen Strom zu
gelangen? Alles was bei mir da immer und immer wieder rauskommt ist der
Stromrippel, der über die Drossel fließt, aber ich verstehe nicht wie
ich mir dann den Strom berechnen kann der ja Sinusförmig sein muss.
Würde mich sehr freuen, falls jemand da eine Formel bzw eine einfache
oder noch so komplexe Erklärung hätte, ich stecke eigentlich tief drin
in der Materie, dachte ich zumindest :)
Viele Grüsse
mex schrieb:> Würde mich sehr freuen, falls jemand da eine Formel bzw eine einfache> oder noch so komplexe Erklärung hätte, ich stecke eigentlich tief drin> in der Materie, dachte ich zumindest :)
ich habe nicht wirklich verstanden, wo genau Dein Problem liegt.
Vielleicht hilft Dir das weiter:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap12/Kapitel12.html
Ansonsten Frage nochmal etwas verständlicher formulieren.
Jörg
Danke für die Antwort, ne das hilft nicht wirklich bzw, einfach am Thema
vorbei, aber nicht schlimm.
Also die Frage ist, ob jmd weiss wie man sich numerisch den Netzstrom
herleiten kann in einer PFC-Schaltung, man muss ihn ja irgendwie
berechnen können, und zwar mit dem Ansatz den ich schon beschrieben
habe.
Nur leider kommt da irgendwie nur ein Rippelstrom heraus, vielleicht ist
es dummer Fehler, vielleicht auch einfach komplizierter als ich annehme.
Und wenn ich viel Glück habe kennt sich einer damit aus und kann mir
schnell und einfach weiterhelfen.
Danke
Hm, also die Vs-Flächen dürfen über eine Schaltperiode nicht gleich
sein, sonst kann sich ja nie der Drosselstrom (groß) ändern, also nach
oben "schaukeln".
Die Spannungszeitfläche muss sich im Laufe einer halben Netzperiode
stark ändern, sonst hättest Du im Extremfall einen DC-Strom (der ist
halt nicht nicht sinusförmig).
Die Eingangsspannung in deiner Formel ist je die Sinushalbwellenförmige
Spannung nach dem Gleichrichter (nicht konstant). Der Strom nach dem
Gleichrichter soll nicht sinusförmig sein, sondern ebenfalls nur
Sinushalbwellen darstellen.
Vielen Dank,
also genau das was ich vermutet habe, bleibt jetzt nur noch zu klären
nach welcher Formel und mit welchen Zusammenhängen man diese
Halbsinuswelle beschreiben kann.
Zum Einen gibt es ja die von mir genanntten Formeln, wie man jedoch
sieht sind diese komplett unabhängig von der Augsangslast, es wird
lediglich von einer eingestellten konstanten Ausgangsspannung
ausgegangen.
Wie schafft man es nun den sich einstellenden Netzstromverlauf genau
vorauszuberechnen.
Wie gesagt, wenn ich scharf : ) nachdenke ist für mich auch dieser sich
langsam aufbauende Strom, der dann die Sinushalbwelle nachbildet, am
logischsten, leider kommt jedoch bei Anwendung dieser beiden Formeln,
immer nur ein Stromrippel heraus.
PS: Den DChabe ich dabei, übrigens einfach mithilfe der normalen
Boost-Gleichung angewendet:
Das heisst, mir fehlt irgendwie einfach der entscheidende Part, in dem
sich der Eingangsstrom berechnen lassen müsste, durch Kenntnis der
Sapnnungen und der Bauteilwerte.
Vielen Dank und viele Grüße.
Wenn man mal von einer Peak Current Mode Regelung ausgeht. Man kenn zu
jedem Zeitpunkt die Spannung an der Drossel, man weis den Strom in der
Drossel(vom vorigen Schaltzyklus) und man weis wie hoch er steigen muss
(Sollwertvorgabe vom Stromregler) dann weis man wieviel Zeit insgesammt
zu verfügung steht (Schaltfrequenz). Man berechtet die Zeit die der
Strom braucht um den Sollwert zu erreichen (L,dU,di ist bekannt). Die
differenz ist die Zeit in der der Strom sinkt mit der entsprechend
aktuellen Spannung an der Drossel (Zwischkreis - Ue). Jetzt berechnet
man um wieviel der Strom mit dieser Abschaltzeit sinkt. Dies ist der
Startwert für den nächsten zyklus.
Problematisch wirds denk ich im bereich der Nulldurchgäng.
Ok, soweit ist das alles klar.
Jetzt lass uns mal den Sollstrom definieren.
Klar es ist einfach eine konstante Last anzunehmen, ich will aber davon
ausgehen, dass ich garnicht weiss was für eine Last dranhängt ( im Boost
gehe ich natürlich mal von einer Minimallast aus, um das Ausgangs-C
nicht unendlich aufzuladen)
Ich will also nur die Ausgangsspannugn konstant halten, wie kann ich mir
davon einen Sollstrom herleiten, der ja unterschiedliche Effektivwerte
bei unterschiedlichen Lasten hat.
Ich bin aktuell daran einfach mal diese stupide DutyCycle Regelung
mittels der abgetasteten Spannungen zu generieren und will mal sehen,
was für ein Netzstrom sich einstellt, um ein gewisses Gefühl zu
entwickeln.
Danach ürde ich versuchen über diesen DC noch einen variablen zu legen
der mir dann im besten Fall die Sinusstromform generiert.
Also nochmal konkret:
Ohne einen Arbeitspunkt zu wissen, bei konstanter Ausgangsspannung, ist
es da möglich den lastabhängigen Eingangsstrom zu berechnen?
Vielen Dank und viele Grüße
mex schrieb:> Also nochmal konkret:>> Ohne einen Arbeitspunkt zu wissen, bei konstanter Ausgangsspannung, ist> es da möglich den lastabhängigen Eingangsstrom zu berechnen?
Hast Du Dir meinen Link von oben wirklich durchgelesen ? Da ist es doch
erklärt.
Nehmen wir die vereinfachte Schaltung aus Bild 12.2 B und die Annahme,
dass Schaltfrequenz >> Netzfrequenz:
Der Transistor wird für eine über die Netzperiode hinweg konstante Zeit
T << 10ms eingeschaltet, sodass für diese Zeit T der annähernd konstante
Momentanwert der Netzspannung U(t) an der Drossel anliegt. Der Strom
steigt dann linear auf den Spitzenwert Imax(t) = U(t)*T/L
Dannach wird der Transistor wieder abgeschaltet und zwar genau so lange,
bis der Drosselstom wieder auf null abgeklungen ist. Die Drossel entlädt
sich jetzt wieder, wobei an ihr die Differenz zwischen Netz- und
Ausgangsspannung anliegt. Diese Differenzspannung ist wiederum annähernd
konstant, da auch die Abklingzeit des Stromes sehr viel kleiner ist als
10 ms.
Der Witz an der Sache ist, dass Du diese Entladezeit nicht kennen mußt.
Entscheidend ist, dass der Drosselstrom dreieckförmig zwischen null und
Imax(t) pendelt. Damit läßt sich der mittlere Eingangsstrom I(t) leicht
berechnen:
I(t) = Imax(t)/2 = U(t)*T/L/2
Damit ist auch klar, dass I(t) proportional zu U(t), also sinusförmig
ist.
Der Regler variiert jetzt nur T soweit, dass sich die Ausgangsspannung
lastunabhängig auf ca. 400 V einstellt. Der Regler muß relativ träge
sein, damit sich T innerhalb von 10 ms nicht nennenswert ändert, d.h.,
er muß die Restbrummspannung des Ausgangselkos ausmitteln.
Jörg
Hallo,
ja tut mir Leid, hatte dein Buch nur überflogen, jetzt nochmal genauer
gelesen, also im Prinzip ist mir das alles bekannt. Aber danke nochmals
für den Link, hatte schon in vorherigen Arbeiten den Abschnitt mit
Hochfspannungsgeneratoren mit der Greinacher-Kaskade benutzen können.
Vielleicht hab ich ein prinzipielles Verständnisproblem.
Der Drosselstrom baut sich laut deiner Theorie immer bis zu einem
Maximum auf um anschließend auf Null! abzufallen. Ist das immer so. Ich
dachte, dass im dynamischen Fall, worin wir uns beim PFC meiner Meinung
nach immer befinden, durch ständige Veränderung der Eingangsspannung und
des Netzstroms, eben dieser Strom stetig ansteigt oder stetig abfällt.
Also kein Dreieck ausbildet das in jedem Taktzyklus wieder auf 0 sinkt,
um anschließend wieder zu steigen.
Ich denke der Drosselstrom sollte eine Art Treppenform, eben die
typische PWM-erzeugte Sinusfunktion, bilden.
Oder hat das vielleicht damit zu tun,dass ich meine Rechnung auf dem CRM
basiere, also genau da betrachte wo der Strom gerade nicht lückt, aber
auch nicht kontinuierlich wird. Wobei ich auch nicht erklären könnte
wieso genau das zufälligerweise der Fall sein sollte.
Wie immer recht herzlichen Dank, für weitere Ideen.
Der Strom sieht dann aus wie ein Dreieck mit überlagertem Sinus. Das
bedeutet, der Strom fährt bis hoch bis der Transistor sperrt, dann fährt
er wider nach unten, aber nicht bis zum Ausgangspunkt (sonst könnte der
Strom über mehrer Perioden nicht ansteigen und einem Sinus folgen)Das Vs
Gleichgewicht trifft nicht! zu. Auch wenn die Abweichung gering ist,
aber nur so kann der Strom über mehrer Takte gesehem steigen.
Merci Fralla,
genau deiner Meinung bin ich auch, macht auch als einzigste logsich so
richtig Sinn, also muss an meiner Rechnung, die ihr natürlich grad nicht
sehen könnt, irgendetwas krumm.
Muss auch gestehen hab mit EXCEL herumgedoktert, normalerweise nicht
mein Fall, aber für so einen numerischen Stromaufbau, dachte ich geht
das am schnellsten, irgendwo muss da also ein Fehelr versteckt sein, ich
rechne nochmal herum, und halte auf dem laufenden, falls Interesse
besteht.
Grüße
Fralla schrieb:> Der Strom sieht dann aus wie ein Dreieck mit überlagertem Sinus. Das> bedeutet, der Strom fährt bis hoch bis der Transistor sperrt, dann fährt> er wider nach unten, aber nicht bis zum Ausgangspunkt (sonst könnte der> Strom über mehrer Perioden nicht ansteigen und einem Sinus folgen)Das Vs> Gleichgewicht trifft nicht! zu. Auch wenn die Abweichung gering ist,> aber nur so kann der Strom über mehrer Takte gesehem steigen.
Nein, der Strom kann sehr wohl immer wieder auf null zurückgehen, das
ändert doch nichts daran, dass sich der mittlere Strom langsam ändert,
indem der Strom immer von null an stetig auf einen immer höheren oder
niedrigeren Maximalwert steigt. Der Eingangsstrom ist immer der
Mittelwert des Dreieck-Stromes, also genau die Hälfte des Maximalwertes.
mex schrieb:> Vielleicht hab ich ein prinzipielles Verständnisproblem.
möglicherweise.
> Der Drosselstrom baut sich laut deiner Theorie immer bis zu einem> Maximum auf um anschließend auf Null! abzufallen. Ist das immer so.
Das ist nicht MEINE Theorie sondern gängige Praxis bei allen einfachen
PFC-Schaltungen, erkennbar daran, dass der PFC-Chip ein Signal (Zero
Cross Detect) direkt von der PFC-Drossel (Hilfswicklung) bekommt an dem
er die Entmagnetisierung der Drossel erkennt, z.B. Pin 5 des L6561http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/5109/l6561.pdf
Das muß aber nicht immer so sein. Es gibt auch PFC-Controller, die
unabhängig von der Magnetisierung der Drossel mit einer konstanten
PWM-Frequenz den Eingangsstrom formen, z.B. der L4981http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/1366.pdf
Der Strom kann dann tatsächlich treppenförmig der Sinuskurve entlang
verlaufen. Er kann aber auch gewisse Zeiten lücken und null sein. Den
Fall habe ich aber bewußt nicht angeführt, weil er natürlich nicht so
einfach zu durchschauen und zu berechnen ist.
> Ich> dachte, dass im dynamischen Fall, worin wir uns beim PFC meiner Meinung> nach immer befinden, durch ständige Veränderung der Eingangsspannung und> des Netzstroms, eben dieser Strom stetig ansteigt oder stetig abfällt.
tut er doch im Mittel
> Also kein Dreieck ausbildet das in jedem Taktzyklus wieder auf 0 sinkt,> um anschließend wieder zu steigen.>> Ich denke der Drosselstrom sollte eine Art Treppenform, eben die> typische PWM-erzeugte Sinusfunktion, bilden.
Wie gesagt, beides ist möglich. Beide Möglichkeiten haben Vor- und
Nachteile.
Jörg
Hallo,
dankeschön für die jüngste Antwort.
Also um es mal kurz zu umschreiben: Ich habe alles verstanden, und bin
auch selber noch hinter ein apar Sachen gekommen die ich hier kurz
umreisen will.
Meine Berechnungsbasis hat immer der DC gegebn und zwar nach der
zeitlich veränderlichen Formel:
Abhängig von genau diesem DC habe ich mir anschließend die Stromwerte
errechnet, und ich denke hier lag mein Denkfehler.
Wenn das DC-Verhältnis genau zu den richtigen Spannungsverhältnissen
passt, befinde ich mich mathematisch gesehen immer im Steady-State, also
erfolgt auch keine Stromänderung mehr. Wenn ich jedoch einen DC zugrunde
lege, der nicht mit dem idealen vorher berechneten
Spannungsübersetzungsverhältnis übereinstimmt, so ändert sich natürlich
der Strom udn dadurch kann es zu einer von mir gewollten Treppenförmigen
Stromform kommen.
So jetzt muss ich mir nur noch überlegen wann genau ich welche unidealen
Zustände habe und schon kann man das Ganze ganz schnell und einfach
regeln :)
Und wo wir schon dabei sind :), hier dann die nächste Aufgabe:
Bei Kenntnis der Messwerte: U_ein, U_aus, und i_Drossel(aktuell), will
ich mir den DC für die nächste Schaltperiode berechnen. Also bin ich
dabei mir zu erklären, wie ich auf den Sollstrom schließen kann. erster
Ansatz hierzu, je größer die Ausgangslast ist, desto schneller wird sich
in den On-Zeiten der Kondensator leeren, desto mehr Strom benötige ich
also in den OFF-Zeiten, um ih wieder auf die gewollten zB 380V
aufzuladen.
Wie immer dankbar für alle Tips und sonstige Ünterstüzung.
Viele Grüße
>Nein, der Strom kann sehr wohl immer wieder auf null zurückgehen, das>ändert doch nichts daran, dass sich der mittlere Strom langsam ändert,>indem der Strom immer von null an stetig auf einen immer höheren oder>niedrigeren Maximalwert steigt. Der Eingangsstrom ist immer der>Mittelwert des Dreieck-Stromes, also genau die Hälfte des Maximalwertes.
Du sprichts von einer DCM oder BCM Topologie.
Bei BCM oder CCM (critial conduction mode) ist der Eingangsstrom, wie du
schon erwähnt hast, immer die Hälfte des Ausgangsstromes. Da muss das Vs
Gleichgewicht passen.
Doch bei einer CCM Topologie geht der Ausgangsstrom nicht auf 0 zurück,
folglich ist ein Vs-Gleichgewicht unmöglich.
MFG
Die Vorherberechnung des Tastgrades wird auch prädiktive Stromregelung
genannt. Hier eine ausführliche Abhandlung inkl. Formeln:
http://ecee.colorado.edu/~pwrelect/pubarch/predictive-cm-trans03.pdf
Vorsicht: Du brauchst nen schnellen Rechner damit dein Strom nen
anständigen Verlauf hat. Schwingfähig dürfte diese Regelung imo auch
sein. Naja, viel spaß ;)
Hey Dankeschön,
das Paper kenne ich allerdings schon, davon gibts noch ein neueres
glaube ich oder ein älteres auf jedenfall in ein paar auflagen immer
dasselbe Zeugs, falls weiteres Interesse besteht.
Ist zwar schon eine Weile ins Land gegangen, aber nun steht so ein
halbes Konzept, bin trotzdem dankbar für jeden Hinweis :)
Viele Grüsse
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten