Blind- und Wirkleistung in DC-DC-Wandlern

Ich verstehe nicht, welche Form von Leistung, reaktiv oder reell, in einem maximal effizienten DC-DC-Aufwärtswandler dominieren sollte.

Da die Schaltung den Induktor auflädt, sind Strom und Spannung phasenverschoben. Dies scheint ein Lehrbuchbeispiel für Blindleistung zu sein: Die Last, eine Induktivität, ist fast rein reaktiv und es gibt eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung (die Gleichung für Blindleistung zeigt deutlich, dass ein Phasenwinkel φ näher an π/2 liegen würde die Leistung reaktiver: Q = |S|sin(φ) ). Intuitiv scheint dies eine gute Sache zu sein - Sie möchten nicht, dass im Induktor echte Leistung abgeführt wird und Abwärme entsteht.

Dies scheint im Widerspruch zu den Definitionen von Wirk- und Blindleistung zu stehen!

Laut Wikipedia-Eintrag für "Wechselstrom" ist Wirkleistung diejenige, die zu einer Nettoenergieübertragung in eine Richtung (z. B. in die Last) führt, und Blindleistung ist Leistung, die zu keiner Nettoenergieübertragung zwischen Quelle und Last führt weil die Energie zwischen ihnen hin und her geleitet wird. Bei einem idealen DC-DC-Wandler wird jedoch keine Energie von der Induktivität zurück zum Ladekreis geleitet, sondern die Energie zum Ausgang des Wandlers geleitet. Dies widerspricht vollständig der Definition von Blindleistung als Netto-Nullenergieübertragung.

Wie lassen sich die beiden Möglichkeiten zur Analyse der Umrichterleistung vereinbaren?

Antworten (1)

Da die Schaltung den Induktor auflädt, sind Strom und Spannung phasenverschoben.

Nein, wenn Sie eine Spannung an eine Induktivität anlegen, erhalten Sie eine Stromrampe. Sie denken an AC-Sinussituationen, und dies ist keine davon.

Sie möchten nicht, dass im Induktor echte Leistung abgeführt wird und Abwärme entsteht.

Nein, aber Sie möchten, dass der Induktor Energie in seinem Magnetfeld speichert, und dies kann als echte Leistung angesehen werden, die in den Induktor gezwungen wird. es kommt also vor, dass es sich nicht in Wärme umwandelt UND, was wichtig ist, in der 2. Hälfte eines typischen Schaltzyklus eines Schaltleistungswandlers in den Ausgangskreis freigesetzt werden kann.

Wie lassen sich die beiden Möglichkeiten zur Analyse der Umrichterleistung vereinbaren?

Gehen Sie zurück zu den Grundlagen: v = L D ich D T

Dies kann verwendet werden, um: -

  1. Leiten Sie den Induktorstrom und die Energie ab, die in einem Schaltwandler verwendet werden, oder, anwendbar in Schaltnetzteilen, kann es verwendet werden, um: -
  2. Zeigen Sie, dass der Strom durch eine Induktivität der Spannung an ihr um 90 Grad nacheilt, wenn Sie von einer Sinuswellenerregung sprechen (nicht anwendbar auf Schaltwandler, aber wichtig bei der Wechselstromanalyse von Motoren, Transformatoren usw.).

Ersteres ist hilfreich bei der Analyse von Schaltwandlern und nicht letzteres.

Sie haben natürlich völlig Recht damit, dass der Strom eine Rampe ist (also ungefähr eine Dreieckswelle, wenn die Spannung eine Rechteckwelle ist), aber was ich über die Phasenverschiebung vermitteln wollte, ist, dass Strom und Spannung verschoben sind (auch wenn sie sind nicht sinusförmig - die Fourier-Transformation würde eine Phasenverschiebung zwischen den beiden erfordern) und würde daher darauf hindeuten, dass die Leistung gemäß der Gleichung für Q weitgehend reaktiv ist.
Wenn es um Induktoren und das Anlegen von Rechteckwellen geht, gibt es keine Phasenverschiebung. Der Strom beginnt sofort beim Anlegen der Spannung anzusteigen, und wenn diese Spannung 0 Volt wird, fällt der Strom ohne Verzögerung oder Phasenverschiebung ab. Wenn wir über Phasenverschiebungen sprechen, sprechen wir über Sinuswellen, und Sinuswellen sind nicht auf Schaltwandler anwendbar. Die im Magnetfeld eines Schaltwandlers „gespeicherte“ Leistung und die durch einen Widerstand in Wärme umgewandelte Leistung kann nicht unterschieden werden.
Blind- und Wirkleistung in DC-DC-Wandlern
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