Potencia reactiva vs potencia real en convertidores DC-DC

No entiendo qué forma de energía, reactiva o real, debería ser dominante en un convertidor elevador DC-DC de máxima eficiencia.

A medida que el circuito carga el inductor, la corriente y el voltaje estarán desfasados. Esto parece un ejemplo de libro de texto de potencia reactiva: la carga, un inductor, es casi puramente reactiva y hay un cambio de fase entre la corriente y el voltaje (la ecuación para la potencia reactiva muestra claramente un ángulo de fase, φ, más cercano a π/2 haría la potencia más reactiva: Q = |S|sin(φ) ). Intuitivamente, esto parece algo bueno: no desea que la energía real se disipe en el inductor y produzca calor residual.

¡Esto parece entrar en conflicto con las definiciones de potencia real frente a potencia reactiva!

De acuerdo con la entrada de wikipedia para "potencia de CA", la potencia real es la que da como resultado la transferencia neta de energía en una dirección (por ejemplo, hacia la carga), y la potencia reactiva es la potencia que no da como resultado una transferencia neta de energía entre la fuente y la carga. porque la energía se pasa de un lado a otro entre ellos. Sin embargo, con un convertidor CC-CC ideal, no se devolverá energía del inductor al circuito de carga porque, en cambio, la energía se enviará a la salida del convertidor. Esto va completamente en contra de la definición de potencia reactiva que tiene una transferencia de energía neta cero.

¿Cómo se pueden reconciliar las dos formas de analizar la potencia del convertidor?

Respuestas (1)

A medida que el circuito carga el inductor, la corriente y el voltaje estarán desfasados.

No, si aplica un voltaje a través de un inductor, obtendrá una rampa de corriente. Está pensando en términos de situaciones sinusoidales de CA y esta no es una de ellas.

no desea que la potencia real se disipe en el inductor y produzca calor residual.

No, pero desea que el inductor almacene energía en su campo magnético y esto puede verse como potencia real que ingresa al inductor; sucede que no se convierte en calor Y, lo que es más importante, puede liberarse en el circuito de salida en la segunda mitad de un ciclo de conmutación típico de un convertidor de potencia de conmutación.

¿Cómo se pueden reconciliar las dos formas de analizar la potencia del convertidor?

Vuelve a lo básico: V = L d i d t

Esto se puede utilizar para: -

  1. Derivar la corriente del inductor y la energía utilizada en un convertidor de conmutación o, en su caso, en los suministros de conmutación, se puede utilizar para: -
  2. Muestre que la corriente a través de un inductor tiene un retraso de 90 grados con respecto al voltaje cuando se habla de excitación de onda sinusoidal (no aplicable a convertidores de conmutación pero importante en el análisis de CA de motores, transformadores, etc.)

Es el primero el que es útil en el análisis de los convertidores de conmutación y no el segundo.

Por supuesto, tiene toda la razón acerca de que la corriente es una rampa (más o menos una onda triangular si el voltaje es una onda cuadrada), pero lo que estaba tratando de transmitir sobre el cambio de fase es que la corriente y el voltaje están cambiados (incluso si no son sinusoidales: la transformada de Fourier requeriría un cambio de fase entre los dos) y, por lo tanto, sugeriría que la potencia es en gran medida reactiva de acuerdo con la ecuación de Q.
Cuando se trata de inductores y la aplicación de ondas cuadradas, no hay cambio de fase. La corriente comienza a aumentar inmediatamente al aplicar el voltaje y, cuando ese voltaje llega a 0 voltios, la corriente disminuye sin demora ni cambio de fase. Cuando hablamos de cambios de fase, estamos hablando de ondas sinusoidales y las ondas sinusoidales no son aplicables a los convertidores de conmutación. No se puede diferenciar la potencia "almacenada" en el campo magnético de un convertidor de conmutación y la que se convierte en calor mediante una resistencia.
Potencia reactiva vs potencia real en convertidores DC-DC
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