Filtro de corriente de entrada

Estoy tratando de diseñar un filtro de entrada LC con los siguientes requisitos:

-El valor pico a pico de la corriente de entrada debe limitarse a aproximadamente 1A porque se conectará a un panel fotovoltaico

-La salida del filtro se conectará a un convertidor de puente completo (con transformador de salida para aislamiento con la carga). Quiero que el convertidor sea alimentado por voltaje, por eso necesito el capacitor.

La topología se muestra en la figura adjunta. Debido al puente completo, sé que la corriente de salida del filtro será una especie de onda cuadrada, por lo que habrá muchos armónicos de orden superior en comparación con la corriente continua bastante plana que quiero extraer del panel solar.

Logré determinar el valor de L y C a través de la simulación, pero me gustaría construir esto de manera más matemática. Así que estoy buscando la función de transferencia I_out/I_in. Es fácil encontrar si el puente completo se reemplaza con una impedancia, porque entonces puede usar un divisor de corriente. Pero no puedo encontrarlo en el caso de una red de conmutación compleja, como el puente completo. Se agradece cualquier ayuda o pista.ingrese la descripción de la imagen aquí

No. Cualquier corriente entrecortada complicada que tome el puente se reducirá a un voltaje tambaleante en la tapa, lo que extraerá una corriente aún más suave del panel. Si tiene valores adecuados de una simulación, sea feliz. Las soluciones matemáticas a esto comenzarían con la aproximación de las formas de onda, o haciendo suposiciones sobre ellas para simplificarlas hasta el punto en que puedan analizarse, y solo son realmente aplicables para los profesores que plantean preguntas a los estudiantes y las personas que desean publicar artículos aprendidos. ¡Empericismo FTW!
@Neil_UK Y personas en la industria aeroespacial, sistemas de accionamiento y medición de bajo ruido, etc., etc. No se limita solo al "uso universitario". Debo saberlo, es por eso que me pagan mucho dinero por no apegarme a simplemente meter un millón de partes para encontrar la correcta.

Respuestas (2)

Considere el condensador de salida (digamos 100 uF por conveniencia) que alimenta el convertidor. Suponga que está cargado a un nivel de voltaje típico (tal vez 10 voltios nuevamente por conveniencia). Si la corriente de entrada del convertidor (I) es de 10 amperios (durante un pico), entonces, el cambio de voltaje en ese capacitor es: -

d v d t = I/C = 100 kV por segundo o 0,1 voltios por microsegundo.

Si el ciclo de trabajo del convertidor es (digamos) del 50% y el voltaje promedio del capacitor permanece en 10 voltios, la corriente de la celda solar debe ser de 5 A. Un ciclo de trabajo más alto significa que el panel suministra una corriente promedio más alta.

Entonces, el dv/dt real se reduce a 0,05 voltios por microsegundo.

A continuación, considere que el convertidor se enciende durante 10 us y se apaga durante 10 us (según el ciclo de trabajo del 50% mencionado anteriormente). Durante el período de "encendido", el voltaje del capacitor se reducirá en 0,5 voltios y, durante el período de "apagado", volverá a aumentar en 0,5 voltios, por lo que la ondulación del capacitor es de 0,5 voltios pp.

Si el voltaje de entrada al inductor (desde el panel) es constante y el inductor es (digamos) 100 uH, verá un cambio en el voltaje de 0,5 voltios durante un período de 10 us.

Ahora aquí hay un pequeño truco: suponga que el cambio de voltaje es instantáneo (en realidad es un triángulo) y, usando V = L di/dt, puede "estimar" qué di/dt habrá en el inductor.

"Calculo" que di es 0,5 V x 10 us / 100 uH = 0,05 amperios.

Como digo, esto es solo una estimación basada en mi trampa al decir que el cambio de voltaje en el inductor es instantáneo (en lugar de tener forma triangular). Por lo tanto, esperaría ver que el panel alimente una corriente promedio de 5 A con una ondulación superpuesta de no más de 50 mA pp. Podría valer la pena simular...

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hmmm, no muy lejos: el voltaje de ondulación de salida es perfecto y la corriente de ondulación de entrada (apenas visible) es una cuarta parte de mi cálculo algo exagerado.

Ese es el poder de la simulación.

La simulación también le dice que puede haber un transitorio significativo en el encendido que podría exceder el límite de suministro de entrada en el convertidor; tenga cuidado con esto.

... y pensamiento lógico y años de experiencia y habilidad para escribir con claridad ... +1. Trato de enseñar a los muchachos más jóvenes donde trabajo a hacer preguntas generales de ingeniería en su cabeza para obtener un resultado de orden de magnitud antes de que comiencen a usar el software para resolverlas. Les permite probar su propia comprensión y debe señalar cualquier error grave en sus cálculos detallados o entradas de software, etc. Esta respuesta se aborda de manera similar.
@transistor gracias pero el +1 supongo que fue virtual LOL.
AJAX no funciona tan bien en el tren. No sé si esto de Internet se va a poner de moda. Fijado.
Muchas gracias por la buena y detallada explicación, Andy. También creo que es mejor tener una idea de qué esperar de una simulación antes de empezar y probar. Lo resolveré para mi aplicación y volveré a hacer las simulaciones esta semana. Lo publicaré después. De todos modos, ¡tu respuesta es realmente de gran ayuda!

Ic = C * dVc/dt

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

Entonces I_out es corriente pulsada (¿registro MPPT?), por lo que I_out2 * ciclo de trabajo está relacionado con I_out

¿como esto?

Prefiero trabajar en funciones de transferencia usando Z(PV), ZL(f), Zc(f), Z_bridge) donde PV es una fuente de cuasi-corriente con un límite de V, Voc pero cuando suministra energía tiene una impedancia de fuente mínima efectiva de Vmp/I... luego elija L, C basado en Z(f) para crear una impedancia de fuente baja para una mejor regulación de carga de la bomba actual a la batería

Entonces el puente se convierte en un filtro LC-LC modulado por ciclo de trabajo "T a Pi"

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