Eingangsstromfilter

Ich versuche, einen LC-Eingangsfilter mit den folgenden Anforderungen zu entwerfen:

-Der Peak-to-Peak-Wert des Eingangsstroms sollte auf etwa 1 A begrenzt werden, da er an ein PV-Panel angeschlossen wird

-Der Ausgang des Filters wird an einen Vollbrückenwandler angeschlossen (mit Ausgangstransformator zur Trennung von der Last). Ich möchte, dass der Wandler mit Spannung versorgt wird, deshalb brauche ich den Kondensator.

Die Topologie ist in der beigefügten Abbildung dargestellt. Aufgrund der Vollbrücke weiß ich, dass der Ausgangsstrom des Filters eine Art Rechteckwelle sein wird, also viele Oberschwingungen höherer Ordnung im Vergleich zu dem eher flachen Gleichstrom, den ich aus dem Solarpanel ziehen möchte.

Ich habe es geschafft, den Wert von L und C durch Simulation zu bestimmen, aber ich möchte dies mathematischer unterbauen. Ich suche also die Übertragungsfunktion I_out/I_in. Es ist leicht zu finden, ob die Vollbrücke durch eine Impedanz ersetzt wird, da Sie dann einen Stromteiler verwenden können. Aber ich kann es im Falle eines komplexen Vermittlungsnetzwerks wie der Vollbrücke nicht finden. Jede Hilfe oder Hinweise sind willkommen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nicht. Welchen komplizierten abgehackten Strom die Brücke auch immer aufnimmt, er wird an der Kappe auf eine wackelige Spannung reduziert, die einen noch gleichmäßigeren Strom aus dem Panel zieht. Wenn Sie aus einer Simulation passende Werte bekommen haben, freuen Sie sich. Mathematische Lösungen hierfür würden mit der Annäherung der Wellenformen beginnen oder Annahmen über sie treffen, um sie bis zu dem Punkt zu vereinfachen, an dem sie analysiert werden können, und sind nur wirklich anwendbar für Professoren, die Studenten Fragen stellen, und für Leute, die gelehrte Arbeiten veröffentlichen möchten. Emperizismus FTW!
@Neil_UK Und Menschen in der Luft- und Raumfahrt, geräuscharme Mess- und Antriebssysteme usw. usw. Es ist nicht nur auf den "Universitätsgebrauch" beschränkt. Ich sollte es wissen, deshalb bekomme ich das große Geld dafür, dass ich mich nicht daran halte, einfach eine Million Teile zusammenzuschmeißen, um das richtige zu finden.

Antworten (2)

Betrachten Sie den Ausgangskondensator (sagen wir der Einfachheit halber 100 uF), der den Wandler speist. Angenommen, es ist auf einen typischen Spannungspegel aufgeladen (der Einfachheit halber vielleicht wieder 10 Volt). Wenn der Wandlereingangsstrom (I) 10 Ampere beträgt (während einer Spitze), dann ist die Spannungsänderung an diesem Kondensator: -

D v D T = I/C = 100 kV pro Sekunde oder 0,1 Volt pro Mikrosekunde.

Wenn die Einschaltdauer des Wandlers (sagen wir) 50 % beträgt und die durchschnittliche Kondensatorspannung bei 10 Volt bleibt, muss der Strom von der Solarzelle 5 A betragen. Eine höhere Einschaltdauer bedeutet, dass das Modul einen höheren durchschnittlichen Strom liefert.

Das tatsächliche dv/dt reduziert sich also auf 0,05 Volt pro Mikrosekunde.

Als nächstes bedenken Sie, dass der Wandler für 10 us „ein“ und für 10 us „aus“ schaltet (gemäß dem zuvor erwähnten Arbeitszyklus von 50 %). Während der "Ein"-Periode verringert sich die Kondensatorspannung um 0,5 Volt und während der "Aus"-Periode steigt sie um 0,5 Volt zurück, daher beträgt die Kondensatorwelligkeit 0,5 Volt pp.

Wenn die Eingangsspannung zum Induktor (vom Panel) konstant ist und der Induktor (sagen wir) 100 uH beträgt, wird eine Spannungsänderung von 0,5 Volt über einen Zeitraum von 10 us festgestellt.

Hier ist nun ein kleiner Cheat - nehmen Sie an, dass diese Spannungsänderung augenblicklich ist (in Wirklichkeit ist es ein Dreieck), und mit V = L di / dt können Sie "schätzen", was di / dt in der Induktivität sein wird.

Ich "berechne" di mit 0,5 V x 10 us / 100 uH = 0,05 Ampere.

Wie gesagt, dies ist nur eine Schätzung, die darauf basiert, dass ich betrüge, indem ich sage, dass die Spannungsänderung über der Induktivität augenblicklich ist (und nicht dreieckig). Ich würde also erwarten, dass das Panel einen durchschnittlichen Strom von 5 A mit einer überlagerten Welligkeit von nicht mehr als 50 mA pp einspeist. Könnte eine Simulation wert sein ......

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hmmm, nicht weit davon entfernt - die Ausgangswelligkeitsspannung ist genau richtig und die Eingangswelligkeitsstromstärke (kaum sichtbar) ist ein Viertel meiner etwas übertriebenen Berechnung.

Das ist die Kraft der Simulation.

Die Simulation weist Sie auch darauf hin, dass es beim Einschalten zu einer erheblichen Transiente kommen könnte, die die Eingangsversorgungsgrenze des Wandlers überschreiten könnte – achten Sie darauf.

... und logisch und jahrelange Erfahrung und die Fähigkeit, klar zu schreiben ... +1. Ich versuche, den jüngeren Leuten dort, wo ich arbeite, beizubringen, allgemeine technische Fragen in ihrem Kopf zu lösen, um ein Ergebnis von Größenordnung zu erhalten, bevor sie anfangen, Software zu verwenden, um sie zu lösen. Es ermöglicht ihnen, ihr eigenes Verständnis zu testen, und sollte auf grobe Fehler in ihren detaillierten Berechnungen oder Softwareeingaben usw. hinweisen. Diese Antwort wird in ähnlicher Weise angegangen.
@transistor danke, aber das +1 war wohl virtuell LOL.
AJAX funktioniert im Zug nicht so gut. Ich weiß nicht, ob sich dieses Internet-Ding durchsetzen wird. Fest.
Vielen Dank für die gute und ausführliche Erklärung, Andy. Ich denke auch, dass es besser ist, eine Vorstellung davon zu haben, was man von einer Simulation erwarten kann, bevor man einfach anfängt und es versucht. Ich werde es für meine Anwendung ausarbeiten und die Simulationen diese Woche wiederholen. Ich poste es danach. Jedenfalls ist deine Antwort wirklich eine große Hilfe!

Ic = C * dVc/dt

I_out=I_in-Ic = I_in-C*dVc/dt

Dann ist I_out ein gepulster Strom (MPPT reg?), also ist I_out2 * Arbeitszyklus mit I_out verbunden

so was?

Ich arbeite lieber in Übertragungsfunktionen mit Z(PV), ZL(f), Zc(f), Z_bridge), wobei PV eine Quasi-Stromquelle mit einer V-Grenze ist, Voc aber bei der Stromversorgung eine effektive minimale Quellenimpedanz von hat Vmp/I ... wählen Sie dann L, C basierend auf Z(f), um eine niedrige Quellenimpedanz für eine bessere Lastregelung der Strompumpe zur Batterie zu erzeugen

Dann wird die Brücke zu einem Duty-Cycle-modulierten LC-LC "T to Pi"-Filter

Eingangsstromfilter
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