Проектиране и симулация с използване на PSIM® на списание Boost converter за корекция на фактора на мощността
В тази работа ние фундаментално представяме използването на PSIM® като инструмент за симулация на захранващи електронни системи; По-конкретно се извършва внедряването и симулацията на система за корекция на фактора на мощността (PFC), базирана на усилващ преобразувател (Boost), която използва схема за управление в текущ режим и в режим на напрежение.
Предизвикателството:
PSIM® е разработен за проектиране и анализ на електронни системи за захранване, управление на двигателя и симулация на динамични системи. Симулационните модели, създадени с PSIM®, осигуряват лесен за използване интерфейс и бърза симулация с много малко проблеми с конвергенцията, те могат да съдържат вериги с различни физически области, силова електроника, аналогово и цифрово управление, магнитни вериги, захранвания, управление на двигатели, системи за преобразуване на енергия и системи за управление. PSIM® обхваща симулация на ниво верига и симулация на ниво система.
Потребителският му интерфейс се състои от три програми: схематична (SIMCAD), самия симулатор (PSIM) и програма за визуализация на формата на вълната (SIMVIEW).
PSIM® разделя веригата, която трябва да се симулира, на четири блока: захранващ блок, контролен блок, сензори и превключващи контролери. Захранващият блок се състои от превключващи устройства, RLC клонове, трансформатори и свързани индуктори. Контролният блок съдържа компоненти в s и z домейна, логически компоненти (като логически порти и тригери) и нелинейни компоненти (като множители и разделители). Сензорите се използват за измерване на електрически променливи и като интерфейс за управляващите блокове. Задвижващите сигнали се генерират от управляващите блокове и се изпращат към захранващите блокове чрез превключващите контролери.
Оценъчна версия на PSIM® може да бъде изтеглена от уеб адреса: http://www.powersimtech.com.
Корекция на фактора на мощността
Лошото поведение срещу мрежата от електронни системи и консумацията на токови хармоници причинява влошаване на фактора на мощността.
Въз основа на еднофазен мостов токоизправител с резистивен товар и капацитивен филтър, ние ще извършим корекция на фактора на мощността на този прост пример за нелинейно натоварване. Изправителят, заедно с капацитивния филтър, има типично нелинейно поведение по отношение на мрежата, въпреки че това не е най-малко използваното, тъй като се използва във всяко приложение, където е необходимо преобразуване AC-DC, например при захранване DC двигатели и захранвания (линейни и комутирани).
За да се подобри споменатият фактор на мощността, свързването на товара към токоизправителя се осъществява посредством усилващ DC-DC преобразувател (Boost), както е показано на фигура 1.
Постига се висок коефициент на мощност, ако MOSFET се превключва по такъв начин, че входният ток да е практически синусоидален и да е във фаза с мрежовото напрежение. Контролът в текущ режим прави референтния сигнал за интензитета от индуктивен ректифициран синус, тъй като той се получава от произведението на сигнал с форма на синусоида и постоянен сигнал, който представлява грешка на изходното напрежение, както може да се види на фигура 2. Това също така позволява референтният ток да бъде пропорционален на грешката на изходното напрежение.
Що се отнася до стойностите на пасивните компоненти на преобразувателя, те зависят от мощността, която те обработват, и пулсациите на тока или напрежението в тях [2-3]. Стойността на индуктивността се дава от уравнение 1 за най-неблагоприятните условия на входния ток, т.е. за най-ниското ефективно входно напрежение: