Verlustfreies Widerstandsmodell

Der verlustfreie Widerstand oder LFR ist ein Konzept, mit dem Sie eine verlustfreie Energieübertragung zwischen einer Quelle und einem Rezeptor modellieren können. Dieses Modell verfügt über einen Widerstand, der die Energieaufnahme modelliert, und eine Stromquelle, die die verlustfreie Übertragung an eine Last modelliert. Dies wird als verlustfrei bezeichnet , da die gesamte vom Widerstand aufgenommene Leistung an die Last übertragen wird. Das Modell ist unten dargestellt:

Es wurde von Bob Erickson und Dragan Maksimovic in ihrem Buch Fundamentals of Power Electronics populär gemacht , um diskontinuierlich betriebene Leistungswandler zu modellieren.

Um eine PFC-Ausgangsleistungsstufe zu modellieren, können Sie auf dieses Modell zurückgreifen, da der Eingangswiderstand durch das Steuergesetz emuliert wird und 100 % der aufgenommenen Leistung an den Ausgang gehen. Ich persönlich ziehe es vor, einen einfacheren Ansatz zu implementieren, bei dem Sie eine Großsignalgleichung schreiben, die beschreibt, wie die Leistung an die Last übertragen wird. Dieser Strom hängt vom angenommenen Steuergesetz ab (wie das Tastverhältnis bzw$t_{on}$generiert wird) und Sie linearisieren die Quelle, um ein Kleinsignalmodell zu erhalten:

Dieses Bild ist ein Auszug aus meinem letzten Buch über Übertragungsfunktionen. Es veranschaulicht ein vereinfachtes Mittel zum Modellieren eines PFC und zum Bestimmen seiner Steuer-zu-Ausgangs-Übertragungsfunktion.

Wenn Sie eine Schaltschaltung verwenden, um sicherzustellen, dass V = I * K ist, wobei V die Quellenspannung, I der Laststrom und K ein konstanter (oder sich langsam ändernder Parameter) ist, dann haben Sie etwas geschaffen, das AUSSIEHT WIE ein Widerstand zum Spannungsquelle. Dies hat aus Sicht der Versorgungsleistung einen günstigen Leistungsfaktor.

Ein Regelkreis kann K bei einer Frequenz weit von 50 oder 60 Hz variieren, und praktisch gesehen schadet dies dem Leistungsfaktor nicht.

Das Ziel der aktiven PFC besteht darin, dass die Stromphase der Spannungsamplitude der ankommenden Leitung folgt, indem das Tastverhältnis des Induktors auf einige Werte (df * fs = Einschaltzeit) umgeschaltet wird, die Amplitude jedoch durch den Realteil des Laststroms skaliert wird.

• somit wird mit dI/dt = V(t)/L dt so geregelt, dass die I-Amplitude der Last R folgt und die Phase aufgrund von C kompensiert wird.

• Mit einem kleinen C kann der Startstoßstrom bei hohen fs-Raten erheblich reduziert werden.

• die resultierende Vdc darf nur 10 bis 20 % über der Vpk des eingehenden Signals liegen.

• Das Nettoergebnis ist, dass Re in Reihe nahe Null oder <5 % der Mindestlast R für den Ron des FET und die Wahl von DCR für L ist. Aber „Re im Shunt“ könnte das Konjugierte von C(ac-f) sein. um seine Wirkung parallel durch aktive Verfolgung der Phase durch geschaltete Zeitbelastung von L zu nullen, so dass Re wie die lineare Belastung als Gesamtbelastung aussieht.

• Damit aktive PFC mit einem Wechselrichterausgang wie in einer USV-Netzwerklösung effizient arbeiten kann, muss der Wechselrichterausgang ein Sinuswellenausgang und keine dreistufige Rechteckwelle sein, damit USV-Lasten auch mit aktiven PFC-Frontends effizient betrieben werden können Eingangsspannungskurve, wodurch der Gesamtwirkungsgrad stark verbessert wird.

  • Beachten Sie: USVs mit Nicht-Sinus-Ausgängen können ihren Nenn-P-Ausgang nicht mit Lasten erreichen, die aktive PFC verwenden.

Was das Bild anzeigt, ist dies: -

1. Die Leistungsfaktorkorrektur beruht darauf, dass eine Last wie ein linearer Widerstand aussieht
2. Die "letzte" Last ist ein Kondensator parallel zu RL.
3. Diese Last ist nicht linear (aufgrund anderer nicht erwähnter Komponenten wie beispielsweise eines Brückengleichrichters) und zusammen weisen sie einen schlechten Leistungsfaktor auf.
4. Daher wird die vom Widerstand Re aufgenommene Leistung als "Ziel" der Schaltung angesehen
5. Die von Re aufgenommene Leistung wird also auf Co und RL projiziert

Ab diesem Punkt erfolgt eine Analyse der an Co und RL angelegten Wellenform der Re-Leistung.

Trotzdem denke ich, dass der Begriff "verlustfreier Widerstand" etwas zu weit hergeholt ist, um zusammenzufassen, was Re tatsächlich ist und was es darstellt. OK, es funktioniert in Verbindung mit Pac, und es kann argumentiert werden, dass die gesamte von Re erzeugte thermische Wärme wieder in die von Pac erzeugte äquivalente elektrische Energie zurückgewandelt wird, um Co und RL zu speisen.