Tervezés és szimuláció a teljesítménytényező-korrekciós Boost converter Magazine PSIM® segítségével
Ebben a munkában alapvetően bemutatjuk a PSIM® használatát a Power electronic rendszerek szimulációs eszközeként; Konkrétan egy teljesítményfokozó-korrekciós rendszer (PFC) megvalósítását és szimulációját hajtják végre egy boost-átalakítón (Boost) alapulva, amely egy vezérlési sémát használ áram és feszültség módban.
A kihívás:
A PSIM®-t az elektromos elektronikus rendszerek, a motorvezérlés és a dinamikus rendszerek szimulációjának tervezésére és elemzésére fejlesztették ki. A PSIM® segítségével létrehozott szimulációs modellek könnyen használható interfészt és gyors szimulációt biztosítanak, nagyon kevés konvergenciaproblémával, tartalmazhatnak különféle fizikai tartományú áramköröket, teljesítményelektronikát, analóg és digitális vezérlést, mágneses áramköröket, tápegységeket, motorok vezérlését, energiaátalakító rendszerek és vezérlőrendszerek. A PSIM® magában foglalja a szimulációt az áramkör szintjén és a szimulációt a rendszer szintjén.
Felhasználói felülete három programból áll: sematikus (SIMCAD), maga a szimulátor (PSIM) és a hullámforma megjelenítő program (SIMVIEW).
A PSIM® a szimulálandó áramkört négy blokkra osztja: tápegységre, vezérlőblokkra, érzékelőkre és kapcsolóvezérlőkre. A tápegységet kapcsolóeszközök, RLC ágak, transzformátorok és összekapcsolt induktorok alkotják. A vezérlőblokk az s és z tartományban lévő komponenseket, logikai összetevőket (például logikai kapukat és papucsokat) és nemlineáris komponenseket (például szorzókat és osztókat) tartalmaz. Az érzékelőket elektromos változók mérésére és a vezérlőblokkok interfészeként használják. A gerjesztő jeleket a vezérlő blokkok generálják, és a kapcsoló vezérlőkön keresztül elküldik a tápegységeknek.
A PSIM® kiértékelő változata letölthető a következő webcímről: http://www.powersimtech.com.
Teljesítménytényező korrekció
Az elektronikus rendszerek hálózatával szembeni rossz viselkedés és az intenzitás harmonikusainak fogyasztása a teljesítménytényező csökkenését okozza.
Egyfázisú hídirányító, rezisztív terheléssel és kapacitív szűrővel, a nem lineáris terhelés ezen egyszerű példáján teljesítménytényező-korrekciót fogunk végezni. Az egyenirányító a kapacitív szűrővel együtt általában nem lineáris viselkedést mutat a hálózattal szemben, bár ez nem a legkevésbé használt, mivel minden olyan alkalmazásban használják, ahol AC-DC átalakításra van szükség, például áramellátáshoz DC motorok és tápegységek (lineáris és kapcsolt).
Ennek a teljesítménytényezőnek a javítása érdekében a terhelés és az egyenirányító közötti kapcsolást egy erősítő DC-DC átalakító (Boost) segítségével hajtják végre, az 1. ábra szerint.
Nagy teljesítménytényező érhető el, ha a MOSFET-et úgy kapcsolják, hogy a bemeneti áram gyakorlatilag szinuszos és a hálózati feszültséggel fázisban legyen. Az aktuális üzemmódban lévő vezérlés az induktivitással az intenzitás referenciajelét egy egyenirányított szinuszká teszi, mivel egy szinusz hullám alakú és egy állandó jel szorzatából származik, amely a kimeneti feszültség hibáját jelzi, amint az látható a 2. ábrán. Ez azt is eléri, hogy a referenciaáram arányos legyen a kimeneti feszültség hibával.
Ami az átalakító passzív komponenseinek értékeit illeti, ezek az általuk kezelt teljesítménytől és a bennük lévő áramtól vagy feszültségtől hullámoznak [2-3]. Az induktivitás értékét az 1. egyenlet adja meg a legkedvezőtlenebb bemeneti áramerősségre, vagyis a legalacsonyabb effektív bemeneti feszültségre: