Analice el convertidor boost usando las tres reglas

Estoy tratando de analizar el convertidor elevador que funciona en modo DCM a continuación.

Usando tres reglas como aquí :

  1. Equilibrio de voltios por segundo del inductor
  2. Equilibrio de carga del condensador
  3. Aproximación de ondulación pequeña

Esto es lo que obtuve:

Primero, divida el circuito en tres subintervalos:

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Luego, traté de encontrar el voltaje del inductor y la corriente del capacitor en cada intervalo:

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Finalmente, al usar dos principios anteriores obtuve:

  • Equilibrio de voltios por segundo del inductor:

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  • Equilibrio de carga del condensador:

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Entonces, como puede ver, el voltaje de salida V aquí se expresa en dos funciones.

El primero: V = f(Vin,D1,D2,RL,T).

El segundo: V = f(Vin,D1,D2,RL,T,R).

Por ahora, supongamos que D1 está arreglado.

Dos funciones deben ser iguales y, por lo tanto, debe haber una relación entre D2 y la resistencia de carga R.

Traté de encontrar esa relación pero la expresión es muy compleja.

Entonces, me pregunto si mi resultado está bien ahora.

¿Podría confirmar si mi enfoque es correcto?

Además, si hay una mejor manera de hacerlo, por favor sugiera.

Gracias.

Los beneficios de la aproximación de ondulación pequeña son que no necesita hacer ningún cálculo complicado y se convierte en álgebra simple. Estás profundizando demasiado en esto.
Será simple si no hay resistencia del inductor. Sin embargo, ¿cómo lo aplicaría para el convertidor elevador que opera en DCM con pérdida de inductor?

Respuestas (1)

Además de notar que tal vez la integral en la corriente promedio del inductor al final del segundo período de tiempo debería (¿quizás?) Correr de D1 a D2 en lugar de 0 a D2 (pero podría estar equivocado), tengo una observación ...

... este tipo de enfoque basado en álgebra puede ser correcto , pero no creo que sea útil .

Mi enfoque, que puede resultar demasiado aproximado para algunas personas, está más sesgado hacia la comprensión de lo que sucede, que hacia cualquier precisión numérica o analítica.

A menos que el convertidor de refuerzo se use en bucle abierto con tiempos de encendido y apagado fijos (rara vez es el caso, y solo para aplicaciones relativamente mal reguladas), los tiempos de encendido y apagado serán controlados por retroalimentación de la salida, para darle la correcta Voltaje. Por lo tanto, no importa exactamente cuál sea el voltaje de salida para cualquier D1 y D2 específico, solo que el convertidor permanezca dentro del rango correcto para operar.

Primera aproximación, pierde RL. Es sólo un término de pérdida. Si se vuelve significativo, tiene un convertidor con muchas pérdidas y debe usar un mejor inductor.

Primera restricción vital que no aparece en su análisis. El inductor tendrá una corriente máxima antes de saturarse. Para mantener la corriente por debajo del máximo, asumiendo DCM donde la corriente comienza desde cero, siempre mantenga el tiempo de ENCENDIDO, subintervalo 1, menos de t metro a X = I metro a X L V i norte . Esto evitará que la corriente crezca más allá del máximo. Es un poco sobreestimado, ya que descuida RL, pero eso está en el lado conservador, por lo que es bueno.

Cambio en el voltaje del capacitor. Eso es más fácil de hacer equiparando la energía. Si estamos haciendo DCM, entonces la corriente caerá a cero y toda la energía del inductor se transferirá al capacitor, junto con la energía entregada por el suministro durante ese tiempo. Aproximación: desprecie el cambio en el voltaje del capacitor para encontrar ese tiempo, suponga que la corriente cambia linealmente (todavía ignorando RL), entonces t r tu norte d o w norte = I L L V C V i norte Puede valer la pena incluir la caída de voltaje en D1 aquí, que noté que ha ignorado en este punto, pero si el voltaje de salida es alto, entonces ignorarlo es bueno.

Y así continúa, haciendo juiciosas aproximaciones y teniendo foros sencillos.

Justo al final, podría calcular la potencia perdida en RL en las corrientes que he predicho y ver si eso es razonable dentro de mi presupuesto de pérdida o si necesita un mejor inductor.

Así es como lo haría. Menos exacta que las ecuaciones de pared a pared, pero al menos puedo ver lo que estoy haciendo. Me permitirá ver si mi L tiene un Imax adecuado, si la velocidad del reloj es adecuada para el valor límite de ondulación y salida, etc.

Gracias. Su análisis es mucho más simple e intuitivo, pero ¿qué tal si existe la necesidad de una respuesta exacta que tenga en cuenta las pérdidas? Además, si quiero ver cómo la corriente de carga afecta el tiempo de caída del inductor (t-resumen como dijiste), ¿hay una fórmula o una explicación para eso? ¿Cómo calcular la corriente de carga máxima posible del convertidor elevador?
La corriente de carga no afecta a t_rundown, el capacitor de salida los aísla (despreciando la ondulación de salida (que será pequeña) durante esa fase). Depende de por qué estás haciendo el análisis. Diseñaría sin pérdidas, luego pondría las corrientes nominales en mis pérdidas, para una primera estimación de las pérdidas, luego simularía para obtener mejores estimaciones y me aseguraría de que esté de acuerdo para ver si me he perdido algo. Sin embargo, si yo fuera un estudiante de doctorado que escribiera un artículo para mostrar mis habilidades en álgebra, ciertamente escribiría ecuaciones largas con integrales, para mostrar que maximizar 'esto' minimiza 'aquello'. Los ingenieros no necesitan eso.
Pero, ¿por qué cuando mi corriente de carga aumenta, el voltaje de salida disminuye mucho?
¿Presumiblemente estás usando un régimen de tonelada fija, toff? Luego, el aumento de la corriente de salida aumenta la caída a través de los términos de pérdida del convertidor, por lo que supuse que casi cualquier aplicación se retroalimentaría para controlar el voltaje de salida (y ahí radica otro problema interesante, la estabilidad del bucle). Entonces, indirectamente, la corriente de carga afectaría a t_rundown, pero a través del lazo de control.
Acabo de abrir un nuevo hilo aquí. ¿Podrías responder esto? electronics.stackexchange.com/questions/222985/…