Convertorul Boost

Convertorul Boost

Analiza in domeniul timp

Acest tip de analiza cuprinde doua etape distincte:

a) Efectuarea analizei pe cateva perioade pentru convertorul c.c.-c.c. propriu-zis. Se obtin astfel formele de unda pentru tensiunile si curentii din circuit, in scopul determinarii solicitarii componentelor, a riplului tensiunii de iesire, riplului curentului prin inductanta, valorii efective a curentului prin condensatorul de filtraj etc.

b) Determinarea raspunsului sursei de c.c. in comutatie (convertor c.c.-c.c. + circuit de comanda) la perturbatii ale tensiunii de intrare sau la variatii ale curentului de sarcina. Acest tip de analiza se poate face considerand o variatie de tip treapta a tensiunii de intrare sau a curentului de sarcina si obtinand prin simulare forma de unda a tensiunii de iesire. Deosebirea esentiala fata de analiza de la punctul a) este ca aceasta analiza trebuie efectuata pe un interval de timp mult mai mare decat perioada de comutatie T, deoarece constantele de timp ale circuitului sunt mult mai mari decat aceasta. Se poate lesne trage concluzia ca acest tip de analiza cere mai mult timp decat analiza de la punctul anterior. In plus, tinand cont atat de scopul acestei analize, cat si de faptul ca intervalul pe care se face aceasta este mult mai mare decat perioada de comutatie T, putem concluziona ca formele de unda instantanee ale tensiunilor si curentilor in cadrul unei perioade T sunt practic inutile, de interes fiind de fapt forma de unda mediata pe o perioada. Se deduce astfel utilitatea folosirii in cadrul acestui tip de analiza a unui model mediat pe o perioada, a carui topologie sa fie invarianta in timp, asigurand astfel o analiza mult mai rapida.

Analiza in domeniul frecventa

Acest tip de analiza este necesar pentru studiul stabilitatii sursei in comutatie. }i in acest caz este necesar sa se foloseasca pentru convertorul c.c.-c.c. un model mediat, invariant in timp, pentru a putea determina functiile de transfer ale convertorului. Se pot determina functiile de transfer intrare-iesire si control-iesire . Analiza stabilitatii se face, bineinteles, tinand cont de functia de transfer control-iesire si de functia de transfer a circuitului de comanda.

Functionarea convertorului BOOST

In analiza functionarii se va considera ca tensiunea pe condensatorul de filtraj este constanta si egala cu .

Principalele forme de unda sunt prezentate in figura 10.

Intervalul (0, DT). In acest interval comutatorul este in conductie. Inductantei L i se aplica tensiunea . Inductanta acumuleaza energie iar curentul creste de la la . In acest interval nu se face transfer de energie de la sursa de alimentare la sarcina. Tensiunea pe sarcina este mentinuta constanta de catre condensatorul de filtraj C.

Intervalul (DT, T). La momentul DT comutatorul trece in blocare iar curentul prin L incepe sa scada. Dioda se deschide, fiind polarizata direct datorita tensiunii de autoinductie care apare la bornele inductantei L. Se poate remarca faptul ca tensiunea de autoinductie pe inductanta L este negativa (conform conventiei din figura 9), astfel incat tensiunea care se aplica la bornele sarcinii este mai mare decat tensiunea de alimentare . Raportul de transformare al acestui convertor este, deci, supraunitar. In acest interval inductantei L i se aplica tensiunea , astfel incat curentul prin ea scade de la la . Inductanta cedeaza energie sarcinii si condensatorului de filtraj C.

Determinarea raportului de transformare in modul de conductie continua

In regim stationar, energia acumulata in inductanta in intervalul DT este egala cu energia cedata in intervalul (1-D)T, astfel incat este valabila relatia:

de unde se obtine:

Putem trage concluzia ca raportul de transformare al acestui convertor este intotdeauna supraunitar.

Determinarea riplului curentului prin inductanta L in modul de functionare cu conductie continua

In intervalul (0, DT) curentul creste liniar de la la , deoarece inductantei L i se aplica tensiunea .

(17)

In intervalul (DT, T) curentul scade liniar de la la , deoarece inductantei L i se aplica tensiunea

Din relatia (17) se poate determina riplul curentului prin L:

Determinarea riplului tensiunii de iesire in modul de functionare cu conductie continua

Metoda de determinare a riplului tensiunii de iesire , este asemanatoare celei prezentate la convertorul Buck.

In figura 11 sunt prezentate formele de unda pentru curentul prin dioda , i(VIXD), si tensiunea de iesire v(3). A fost folosita facilitatea Zoom pentru a pune in evidenta riplul tensiunii de iesire si pentru a selecta o singura perioada de comutatie.

Fig. 1 Riplul tensiunii de iesire .

Pe intervalul (0, DT) condensatorul C se descarca la curent practic constant , astfel incat tensiunea de iesire scade cu .

Putem calcula astfel valoarea riplului tensiunii de iesire:

sau (20)

(21)

Determinarea conditiei de granita intre modul de functionare cu conductie continua si cel cu conductie discontinua

Pentru determinarea conditiei de granita pentru care se face trecerea de la un mod de functionare la altul, sa consideram formele de unda din figura 12.

Rezolvand in raport cu sistemul de ecuatii:

⁽²²⁾

in care este valoarea medie a curentului prin sarcina, se obtine solutia:

(23)

unde (24)

Fig. 12 Forme de unda in cazul conductiei discontinue.

Fig. 13 Caracteristica K(D).