Modelo de resistencia sin pérdidas

La resistencia sin pérdidas o LFR es un concepto que le permite modelar una transferencia de energía sin pérdidas entre una fuente y un receptor. Este modelo presenta una resistencia que modela la absorción de energía y una fuente de corriente que modela la transferencia sin pérdidas a una carga. Esto se llama sin pérdidas porque toda la potencia absorbida por la resistencia se transmite a la carga. El modelo se muestra a continuación:

Ha sido popularizado por Bob Erickson y Dragan Maksimovic en su libro Fundamentals of Power Electronics para modelar convertidores de potencia operados en modo discontinuo.

Para modelar una etapa de potencia de salida de PFC, se puede recurrir a este modelo ya que la resistencia de entrada es emulada por la ley de control y el 100% de la potencia absorbida va a la salida. Personalmente, prefiero implementar un enfoque más simple en el que escriba una ecuación de señal grande que describa cómo se transmite la potencia a la carga. Esta corriente depende de la ley de control adoptada (cómo la relación de trabajo o$t_{on}$se genera) y linealizas la fuente para obtener un modelo de pequeña señal:

Esta imagen es un extracto de mi último libro sobre funciones de transferencia. Ilustra un medio simplificado para modelar un PFC y determinar su función de transferencia de control a salida.

Si usa un circuito de modo de conmutación para asegurarse de que V = I * K, donde V es el voltaje de la fuente, I es la corriente de carga y K es una constante (o un parámetro que cambia lentamente), entonces ha creado algo que PARECE una resistencia al Fuente de voltaje. Esto tiene un factor de potencia favorable desde la perspectiva de la potencia de la red pública.

Un lazo de control puede variar K a una frecuencia alejada de los 50 o 60 Hz, y en la práctica esto no perjudica el factor de potencia.

El objetivo del PFC activo es hacer que la fase actual rastree la amplitud del voltaje de la línea entrante cambiando el ciclo de trabajo del inductor de algunos valores (df * fs = a tiempo) pero la amplitud escalada por la parte real de la corriente de carga.

• así con dI/dt = V(t)/L dt se regula para hacer que la amplitud I siga a la carga R y se compense la fase debida a C.

• Con una C pequeña, la sobrecorriente de arranque se puede reducir significativamente a tasas de fs altas.

• el Vdc resultante solo debe estar entre un 10 y un 20 % por encima del Vpk de la señal entrante.

• El resultado neto es que Re en serie está cerca de cero o <5% de la carga mínima R para el Ron del FET y la elección de DCR para L. Pero "Re en derivación" podría ser el conjugado de C(ac-f) para anular su efecto en paralelo mediante el seguimiento activo de la fase mediante la carga de tiempo conmutado de L, por lo tanto, hace que Re parezca la carga lineal como la carga total.

• Para que el PFC activo funcione de manera eficiente con una salida de inversor como en una solución de red de UPS, la salida del inversor debe ser una salida de onda sinusoidal en lugar de una onda cuadrada de tres niveles, de modo que las cargas de UPS también con extremos frontales de PFC activos puedan operar de manera eficiente siguiendo el Curva de voltaje de entrada mejorando así la eficiencia general en gran medida.

  • tome nota: el UPS con salidas no sinusoidales no puede cumplir con su salida P nominal con cargas que usan PFC activo.

Lo que indica la imagen es esto: -

1. La corrección del factor de potencia se basa en hacer que una carga parezca una resistencia lineal
2. La carga "final" es un condensador en paralelo con RL.
3. Esa carga no es lineal (debido a otros componentes no mencionados, como un puente rectificador, por ejemplo) y juntos exhiben un factor de potencia bajo.
4. Por lo tanto, la potencia tomada por la resistencia Re se considera como el "objetivo" del circuito.
5. Entonces, la potencia tomada por Re se proyecta en Co y RL

A partir de este punto, se realiza un análisis de la forma de onda Re potencia aplicada a Co y RL.

Habiendo dicho todo eso, creo que el término "resistencia sin pérdidas" es un poco exagerado al resumir qué es Re en realidad y qué representa. Está bien, funciona junto con Pac y se puede argumentar que todo el calor térmico generado por Re se vuelve a convertir en la energía eléctrica equivalente generada por Pac para alimentar Co y RL.