Prototipo PFC

[mikyferla]

Per me va bene,magari puo tornare utile anche ad altri spero. Intanto mi sto guardando intorno sui diodi al sic e mosfet. Vorrei usare un MOS con una id maggiore tipo fch76n60 perche devo raggiungere i 3,2kw di carico massimo.

per quanto riguarda i sic ,CREE INFINEON E STM ,sono quelli che attualmente offrono dispositivi commerciali.

per i mosfet supergiunzione INFINEON E STM.
i supergiunzione hanno prestazioni superiori rispetto ai modelli precedenti, ma sono piu' fragili,pertanto è piu' facile che si rompino.

non esagerare con il mosfet, perche' quello che guadagni in conduzione, si perde in commutazione, soprattutto a carico leggero.

inoltre usando diodi sic e possibile il modo continuo, con circa il dimezzamento della corrente
massima sul mosfet, rispetto al modo discontinuo.
STW76NM5 puo' essere un dispositivo adatto.

qui trovi le misurazioni sul boost che ti dicevo.http://www.st.com/web/en/resource/techn ... 264004.pdf

in seguito appena possibile posto lo schema.

[mikyferla]

[quote="Sparafucile"]Grazie belva87!

Considero una costruzione di dispositivo con una potenza media fino a 6 kW ed una tensione di uscita di 450 V. Il carico sara un altro dispositivo (circuito di fornitura degli impulsi), che consumerà impulsi di corrente con ampiezza regolabile da 100 A fino a 400 A ed una durata regolabile da 100 us fino a 1 ms. Gli impulsi seguirànno ad una frequenza regolabile da 10Hz fino a 100 Hz. E' ammissibile, che la tensione di uscita del modulo PFC diminuisce di 20% alla fine dell'impulso consumato.

la potenza di picco è di 180kw. il compito dei condensatori in uscita del boost è alquanto impegnativo, a meno che non si trovino gia' nel circuito formatore di impulsi.

anche la potenza media nel caso peggiore: 400 ampere, 1 millisecondo, 100 hertz, è di 18kw,
superiore ai 6 kW che dichiari, a meno che questo caso limite non venga mai raggiunto.

se la rete è monofase a 230v, anche 6 kW sono fuori limite per i dispositivi commerciali di facile reperibilita', la cosa migliore in questo caso se vuoi ridurre i costi , penso sia quella di mettere in parallelo 2 o 3 PFC da 3 kW, fino al raggiungimento della potenza richiesta.

che tipo di apparecchiatura è, sembrerebbe una puntatrice ma la tensione di 450v è troppo alta.

[belva87]

Un'altra soluzione può essere utilizzare un PFC a 4 fasi anzichè a 2.
Si può fare facilmente con l'UCC28070, è dotato del pin di sincronismo e l'adattamento dei calcoli per le reti di compensazione è molto facile. Penso sia la cosa migliore da tentare per il tuo scopo dato le elevate potenze e il tipo di carico. Penso che poi sia una buona scelta quella di lasciare invariata la capacità di uscita, intendo dire di lasciarla come da calcolo nel caso di un PFC a due fasi. Inoltre con 4 fasi riduci di molto il ripple di ingresso che ti aiuta per il ponte raddrizzatore e il filtraggio della linea.
Come comportamento dinamico il mio carico attualmente "non esiste", sto facendo le prove con delle stufe.
In futuro il carico finale sarà uno stadio DC/DC configurato a ponte completo.

[Sparafucile]

Grazie, mikyferla, per i tuoi commenti e suggerimenti!

... la potenza di picco è di 180kw. il compito dei condensatori in uscita del boost è alquanto impegnativo, a meno che non si trovino gia' nel circuito formatore di impulsi ...

Si, i condensatori fanno parte dello circuito formatore di impulsi.

... anche la potenza media nel caso peggiore: 400 ampere, 1 millisecondo, 100 hertz, è di 18kw, superiore ai 6 kW che dichiari, a meno che questo caso limite non venga mai raggiunto ...

Il caso limite non sarà mai raggiunto.

... se la rete è monofase a 230v, anche 6 kW sono fuori limite per i dispositivi commerciali di facile reperibilita', la cosa migliore in questo caso se vuoi ridurre i costi , penso sia quella di mettere in parallelo 2 o 3 PFC da 3 kW, fino al raggiungimento della potenza richiesta ...

Sarà una costruzione multifase e usero forse la rete trifase.

... che tipo di apparecchiatura è, sembrerebbe una puntatrice ma la tensione di 450v è troppo alta.

No, non è una puntatrice. E' il prototipo di un laser a stato solido, eccitato da due lampade a scarica ad arco. Nel questo caso la tensione è vicino alla limite.


Grazie anche a te, belva87, per i tuoi informazioni, commenti e suggerimenti!

... Un'altra soluzione può essere utilizzare un PFC a 4 fasi anzichè a 2.
Si può fare facilmente con l'UCC28070, è dotato del pin di sincronismo e l'adattamento dei calcoli per le reti di compensazione è molto facile ...

Si, grazie!

... Penso che poi sia una buona scelta quella di lasciare invariata la capacità di uscita, intendo dire di lasciarla come da calcolo nel caso di un PFC a due fasi. Inoltre con 4 fasi riduci di molto il ripple di ingresso che ti aiuta per il ponte raddrizzatore e il filtraggio della linea ...

Le idee siano molto utili.

[belva87]

Attualmente sto resettando il current sense transformer con il 1N4148 e uno zener da 33V ma sto valutando di usarne uno con a tensione minore. La resistenza di chiusura del trasformatore è da 30 ohm e il rapporto di spire tra primario e secondario è 1:200, sto valutando di fare un test portando il rapporto a 1:300 e 1:400.
Queste sono le forme d'onda che ho rilevato per ora, la prima è la tensione di rete rettificata che va al pin VINAC e la seconda è ai capi della resistenza da 30 ohm che chiude il trasformatore di sense.

VINAC

VINAC_piccola.jpg (49.81 KiB) Osservato 5288 volte

CurrentSense

CS_piccolo.jpg (51.62 KiB) Osservato 5288 volte

[Sparafucile]

Grazie per le fotografie delle forme d'onda, belva87!
Non posso vedere/capire bene la traccia del oscilloscopio sulla seconda fotografia, ma non ha importanza.

... e uno zener da 33V ma sto valutando di usarne uno con a tensione minore ... sto valutando di fare un test portando il rapporto a 1:300 e 1:400 ...

Non potrei stimare, se la riduzione della tensione del diodo Zenner e la modifica del rapporto di trasformazione siano adatti, perché non conosco la corrente del drain ed il nucleo del trasformatore di corrente.

[mikyferla]

Sarà una costruzione multifase e usero forse la rete trifase.

se usi la trifase a 400 volt penso sia conveniente un pfc trifase, comunque tieni presente che
in questo caso, la topologia a boost, non sarebbe utilizzabile , in quanto la tensione in uscita per un funzionamento accettabile dovrebbe essere intorno a 800v. e dovresti utilizzare un ulteriore convertitore per riportarla a 400v.

si potrebbe utilizzare una topologia buck (step-doun), ma sono configurazioni piu' rare,
che creano parecchio disturbo sulla rete.

un'altra possibilita' potrebbe essere quella di usare 3 pfc monofase, uno per ogni fase.
con uscita direttamente a 400v, ma in questo caso occorre un sistema di isolamento tra i pfc,
a meno che, la fornitura trifase non avvenga con trasformatore dedicato, tale da permettere
la separazione delle varie fasi.

altre possibilita' piu' semplici sono possibili, ma non riescono a mantenere, il livello di armoniche sulla rete entro il 5%.

comunque bisognerebbe sapere, il livello di armoniche da garantire , se la tensione di uscita puo' essere aumentata a 800v, se la fornitura elettrica è la trifase standard, il peso che ci si aspetta, i limiti emc sia radiati che condotti.

al limite , se peso, ingombro. e armoniche, non sono un problema, anche tre semplici induttori
di potenza a frequenza di rete, possono essere una soluzione.

[Sparafucile]

... al limite , se peso, ingombro. e armoniche, non sono un problema, anche tre semplici induttori di potenza a frequenza di rete, possono essere una soluzione.

Un radrizzatore trifase a doppia semionda funziona da anni, ma non mi piace e vorrei ripensare la possibilita di sostituirlo con qualcosa più elegante.
Dall'altra parte non ho nessuna necessita di cambiarlo.

[belva87]

Non preoccuparti Sparafucile, non ti ho chiesto di calcolare cose al posto mio, non mi permetterei mai! Appena ho modo faccio le dovute considerazione e riporto i risultati dei test con le modifiche.
Per la tua soluzione a dire il vero ci sto pensando molto da un po' e le cose che mi girano per la testa sono essenzialmente due.
La prima: un pfc per ogni fase, così da bilanciare anche il carico sulla rete enel, parallelando le uscite a 400V. Non so però se questo sia facilmente realizzabile, devo rifletterci meglio e se non fosse possibile pensare come farlo senza stravolgere tutto. Se si riuscisse a fare potresti pensare di fare un PFC interleaved con ZVS per ogni fase di distribuzione, praticamente usare un UCC28070 per ogni fase così da poter abbattere ripple di uscita e le emissioni condotte.
La seconda: fare un PFC trifase con gli induttori sul lato alternata, ma anche qui la cosa non è facile perché come è stato giustamente detto dal nostro compagno di forum il filtraggio è complicato anche più di prima forse.
Ci aggiorniamo prossimamente, ho purtroppo poco tempo e devo dividerlo per molte cose che ho da fare e studiare, però appena riesco allego alti risultati.

[mikyferla]

Un radrizzatore trifase a doppia semionda funziona da anni, ma non mi piace e vorrei ripensare la possibilita di sostituirlo con qualcosa più elegante.
Dall'altra parte non ho nessuna necessita di cambiarlo.

il pfc ha il solo scopo di mantenere le armoniche, sulla rete entro i limiti di norma.
e qualsiasi apparecchiatura di potenza superiore a 1kw dovrebbe averlo.

daltrocanto tu dici che non hai la necessita' di cambiare il semplice ponte raddrizzatore, per cui
penso non abbi la necessita' di adeguarti alle normative, allora perche' vuoi inserirlo?.
visto che la costruzione di un pfc trifase da 6 kW non è un compito banale,(soprattutto se la tensione d'uscita deve essere 450v), e che costa sicuramente meno comprarlo gia' fatto.

il ponte trifase a doppia semionda, se alimentato a 400v fornisce in uscita una tensione massima di 560v , superiore ai 450v che dichiari.