Aumento de voltaje por ciclo a través del capacitor para un convertidor elevador

Así que estoy buscando hacer un cargador de capacitor de alto voltaje usando un convertidor elevador y me pregunto cuánto voltaje aumentará el capacitor por ciclo del convertidor elevador. En realidad, lo más probable es que diseñe alrededor de un inductor de alta potencia, que se cargue justo por debajo de la corriente de saturación máxima y luego deje tiempo suficiente para que el inductor se descargue por completo en el capacitor (justo al borde de la operación discontinua).

Sé que el tiempo de descarga dependerá del voltaje de salida gracias a una respuesta anterior. Sin embargo, el voltaje cambiará con el tiempo a medida que disminuya la corriente del inductor. La tasa de disminución también dependerá de este voltaje de salida, lo que significa que para un ciclo de trabajo y una frecuencia fijos, el voltaje de salida no aumentará linealmente y la tasa de aumento disminuirá a medida que aumente el tiempo.

¿Cómo haría para encontrar una ecuación para el aumento de voltaje por ciclo? Supongo que probablemente será iterativo, dependiendo del voltaje de salida del último ciclo.

Respuestas (2)

La energía almacenada en un capacitor es 1 2 C V 2 .

La energía almacenada en un inductor es 1 2 L I 2 .

Entonces la ecuación de conservación de la energía sería:

1 2 L I i 2 − 1 2 L I F 2 = 1 2 C V F 2 − 1 2 C V i 2
(el subíndice i significa inicial, f significa final)

Usando una suposición de que V o tu t es casi constante durante un ciclo, es decir V o tu t ≫ V F − V i , entonces 2 V o tu t ≈ V F + V i .

1 2 C V F 2 − 1 2 C V i 2 = 1 2 C ( V F 2 − V i 2 ) = 1 2 C ( V F + V i ) ( V F − V i ) = C V o tu t Δ V
Esta es la respuesta dada por jp314.

Gracias por la aclaración y veo cómo derivaste la ecuación final (C Vout deltaV). Sin embargo, ¿qué pasos adicionales debo tomar para que Vout no sea mucho más grande que Vf-Vi, por ejemplo, durante los primeros ciclos?
Use las expresiones a la izquierda de la misma ecuación con Vf y Vi (no tienen el supuesto Vout >> Vf-Vi).

Vea esto para la energía entregada por ciclo: SE Energy , y luego el deltaV en el capacitor se calcula a partir de deltaEnergy = C.VOUT.deltaV

Puede operar aproximadamente al doble de la corriente si opera en conducción continua.

¡Ajá! Parece que ahora obtengo una respuesta mucho más razonable en mis simulaciones de Matlab. ¿Cómo derivaste la ecuación deltaEnergy? Además, desde el estado estacionario, con un capacitor de salida cargado al voltaje de suministro, ¿cómo evitaría una división por cero de su ecuación de energía? Actualmente estoy evitando eso configurando el voltaje inicial del capacitor en Vs + 0.1.
La ecuación de energía es solo una aproximación (supone que VOUT permanece constante), por lo que a partir de VOUT = VIN, si VOUT permaneciera en VIN (por ejemplo, COUT muy, muy grande), entonces, de hecho, la corriente del inductor tardaría mucho tiempo en decaer. a 0, y en realidad se entregaría una gran cantidad de energía. En realidad, COUT no es infinito y VOUT cambia una pequeña cantidad durante el pulso; Se necesitaría una ecuación más precisa si te importara. @nd aproximación -- deltaEnergy = C.VOUT.deltaV solo es cierto si deltaV es pequeño. Necesita un aumento similar en detalle si le importa una expresión exacta.
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