Shi Yongsheng, Tian Weidong, haute Leong, Lee Lee, Danyang
(École de génie électrique et de l'information, Université du Shaanxi des sciences et de la technologie, Xi'an 710021, Chine)
Pour un faible rendement à faible charge de puissance, nous avons proposé une méthode de contrôle intégré numérique (DSP). La méthode d'étage PFC, tout en contrôlant la tension du bus de sortie de courant continu et le temps de commutation de la partie en pont complet, une charge légère, la tension de bus et en ajustant la fréquence de commutation afin de réduire les pertes de commutation et de réduire les boucles pertes de courant. Les résultats expérimentaux montrent que le rendement de conversion de 10% de la charge nominale peut atteindre 90% à 5% de l'efficacité de la charge nominale est encore supérieure à 80%.
Efficacité lumineuse charge de l'alimentation est l'une des questions essentielles concernent la poursuite du développement de l'ère de l'information de l'alimentation d'aujourd'hui.
Afin d'améliorer l'efficacité de la charge légère, de nombreux procédés: pour le convertisseur en pont complet déphasé, le document temps mort du point de vue de l'introduction d'un circuit auxiliaire directement ou l'élargissement d'un temps mort, qui permet d'améliorer le rendement de charge légère, Toutefois, la complexité du circuit et réduit la charge de la flexibilité en temps réel, avec une perte supplémentaire, ce qui limite en outre d'améliorer l'efficacité et document la tension de bus en ajustant dynamiquement la perte de commutation est réduite, mais aucune autre étude du circuit subséquent; le document par le contrôle du mode fractionné, pour améliorer l'efficacité à faible charge partie DC / DC, mais ne tient pas compte de l'impact sur l'efficacité de la tension de bus.
Deux convertisseurs de cette étude montre la figure 1, dans le cas d'une charge légère, la tension de bus est dynamiquement ajustée tout en réduisant le rapport cyclique de la tension de commutation décalage de phase en pont complet est maintenu à la valeur maximale, et dans la partie de pont complet de l'ouvrage commande de salve de PWM et le mode de contrôle PWM, afin de réduire davantage les pertes de commutation et les pertes de courant de boucle, lorsque la charge augmente à une certaine valeur, le déphasage commutateur convertisseur en pont complet contrôle. Enfin, basé sur la plate-forme DSP de TI (TMS320F28335), pour concevoir un prototype pour vérifier l'exactitude et la validité des méthodes d'essai de contrôle de 600 W.
Un système intégré de structure et de contrôle en deux étapes
Architecture de système de serveur selon (architecture du système de serveur, SSI) standard , le système d'alimentation électrique est divisé en deux, l'étage avant le convertisseur AC / DC, une étape ultérieure du convertisseur CC / CC, tel que représenté sur la Fig. Avant l'étape PFC convertisseur Boost la structure largement utilisé , ou similaires, mais aussi pour répondre aux exigences des EN61000-3-2 harmoniques de courant, ainsi que pour atteindre l'objectif de correction du facteur de puissance, la tension d'entrée que le courant d'entrée est échantillonné et la valeur de référence, le courant d'entrée avec la phase de la tension d'entrée; déphasés subséquente stade pont complet (la CFEP) est terminée sans le commutateur de tension nulle auxiliaire et les conditions initiales pour les grandes caractéristiques de puissance dans le cas où il a été largement dans la partie DC / DC application de .
La figure 1 deux configuration de convertisseur de courant de la Fig.
La figure 2 est un chronogramme de la commande intégrée en fonction de la valeur de sortie de l'amplitude du courant est divisée en trois modes principaux: le mode 1, très léger vide (de 0 à 5%), reste faible tension de bus (340 V), l'utilisation directe de PWM signal d'entraînement, à ce moment, le courant primaire et secondaire sont de petite taille, la perte de conduction de la diode de redressement d'écoulement est extrêmement faible, la boucle presque primaire non, mode 2, la charge de lumière (5% à 20%), dans le mode de commande de rafale PWM, dans ce mode, la tension de bus est maintenue à un niveau bas (340 V), lorsque la tension de sortie dépasse sa valeur nominale de 1% du signal de commande ne sont émis plus, aucun côté signal d'attaque, et la fréquence de commutation de mode est inférieur à celui de fréquence de commutation de fonctionnement normal, et une faible valeur de tension de bus, de telle sorte que la principale perte de commutation de charge légère est fortement réduite, le mode 3, le mode de commande de changement de phase est entré, ce mode peut naturellement réaliser la commutation de tension nulle, et l'ajustement dynamique de la tension de bus, de sorte que la comptabilité rapport d'air au maximum, ce qui réduit les pertes et améliorer l'efficacité globale, en cas de surcharge (70% à 100%) pour maintenir la tension de bus à 400 V à rencontre surcharge de temps de rétention.
Tableau de synchronisation de commande intégrée sur la figure 2
La figure 3 est un organigramme de la tension de bus de manière adaptative, la tension de bus continu ajuster le rapport cyclique du pont déphasage plein reste à la durée maximale 0.48T, la marge de 0,2T pour les transitoires et les temps morts.
. La figure 3 organigramme tension de bus adaptativement
2 Analyse Perte
Respectivement le contrôle par déplacement de phase et un convertisseur en pont sous la commande PWM pour faire l'analyse de la perte.
2.1 décalé pont complet convertisseur perte sous contrôle de phase
Selon référence , les pertes tour-off interrupteur principal Poff_p:
Dans lequel, td (off) pour le commutateur de temps, Coss_p commutateur primaire est équivalente à la capacité parallèle, IPP est le pic de courant principal.
tour sur l'interrupteur principal des pertes Pon_p:
Dans laquelle Ip2 est la terminaison primaire inductance roue libre courant.
la perte de conduction de l'interrupteur principal unique PMOSFET_con_p:
Dans lequel, I1, rms est le fonctionnement normal du transformateur principal courant efficace, il est la circulation du courant primaire valeur efficace.
perte de conduction redresseur synchrone PMOSFET_con_s:
Où le courant circule à travers le tube IDS_s_rms RMS, la conduction inductances et transformateurs perte Pinductor_con, PTR_con:
Dans lequel IL, eff est la valeur efficace de courant inducteur.
La perte dans le noyau pcore:
Full-pont onduleur à la perte de 2,2 commande PWM
pertes de commutation de l'interrupteur principal PSW_loss, p:
la perte de commutation du côté secondaire PSW_loss, s:
les pertes de commutation à l'état tubes PMOSFET_con_p:
Transformer la perte de conduction PTR_con:
Inductance et perte dans le noyau, voir formule (5), la formule (7).
2.3 Profil de perte comparative
La figure 4 est une charge très léger et à faible charge, la perte de contraste général de la commande de décalage de phase et de contrôle intégrés décrits ici, l'efficacité de la commande intégrée par 2,14%.
La figure 4 très faible charge et le mode de faible charge vers le bas avec une perte de contrôle et de commande intégrée
Est connu par deux. La figure, le temps de fonctionnement à faible charge effective de l'interrupteur de l'onduleur sont très mode de faible charge signal PWM. 5 en combinaison avec la courbe de rendement théorique figure de l'inverseur, le convertisseur à pont complet PWM vu dans des conditions de charge légère et très léger, d'améliorer réellement l'efficacité transducteur de charge légère.
Courbe de rendement sur la Fig. 5
3 Simulation et analyse expérimentale
Tout d'abord Psim9.0 basée sur la simulation de circuit. Les principaux paramètres de conception de l'expérience sont comme suit: Lr = inductance de résonance 48 rapport de transformation n = 54: 8, la fréquence de commutation fs = 100 kHz, le temps mort Tmort = 300 ns.
6, 7 sont légèrement chargés et les formes d'onde de fonctionnement dans des conditions de charge très légère, pour construire un prototype de 600 W sur la base de la simulation. Les expériences montrent que le convertisseur atteint l'efficacité de charge légère, tout en assurant le travail une charge plus importante gamme ZVS. 8 est un diagramme de forme d'onde d'entraînement Q1, d'un autre signal d'entraînement.
6 formes d'onde de fonctionnement à faible charge
La figure 7 des formes d'onde de fonctionnement très faible charge
La figure 8 Q1 commutation de tension de zéro
9 rendement global du convertisseur est comparé avec le contrôle intégré classique ici sous convertisseur en pont de la figure. Comme on peut le voir, dans le cas de moins de 5% de la charge nominale, l'efficacité peut être maintenue à plus de 70%, 5% à 20% de l'efficacité de la charge nominale de plus de 90%, beaucoup plus élevé que l'efficacité du convertisseur de pont traditionnel complet. La raison en est que le présent document avec le mode de commande de tension de sortie ajustable et distribué convertisseur PFC tels que le convertisseur a une efficacité de charge plus élevée de lumière. En outre, le dispositif de commande numérique réduit la boucle de commande, ce qui réduit la perte globale.
Figure 9 efficacité globale
4 Conclusion
Ce document met l'accent sur l'efficacité à faible charge du convertisseur de puissance à deux étages, combinée à la technologie de contrôle numérique proposé une stratégie de lutte intégrée. Sous l'efficacité de charge légère et 10% de levage de charge nominale respectivement 6,9%, 10,0%, peuvent jouer un rôle dans la promotion du développement des serveurs, des adaptateurs d'alimentation et autres.
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