Power Electronics

Со 100Гц подККМливанием разобрался. 4мГн дает эффект приличный, но не настолько значительный, чтобы морочиться. Начиная с 5мГн все прекрасно, кроме массогабарита дросселя - 1,5...2кг потянет.

Тут новая фикс-идея, но опыта и знаний маловато. По прежнему речь не о ККМ а о подККМливании. Зачем все гнать через ККМ? Пусть основное на себе мост тянет. Ему только в паузе надо помочь. ИМХО много тут не надо, не более 100-200Вт. Получив помощь, он и паузу изменит, т.е. перераспределится все во времени. Надо только найти помошника и способ (признак) потребности в помощи.
Слышал обратноходы терпимы к диапазону питающих напряжений (?). Если это так, то маленький накопитель ему и пусть пульсирует в паузе. Только комбинированую ОС ему, чтобы не спекся сам и при случае бед в силе не натворил - ограничить по току и напряжению. Если не так, то можно применить 1-2 (с разбивкой по фазам) простеньких ККМчиков, видел на ТОР такие до 150Вт.
Признак включения - запертые диоды основного моста. В этом случае гарантировано НЕперекрытие работы моста и помошника. Можно помошника просто включить параллельно диоду моста, пусть работает на обратном напряжении.
Где не прав?
пока идейку не убили, попробую иллюстрировать...

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Попробовал несколько иную реализацию. Повышающий преобразователь стоит последовательно с выпрямителем (как обычно в ККМ), но работает с постоянным коэффициентом заполнения. Включается он, когда напряжение с выпрямителя станет меньше 150В, а выключается, когда напряжение на выходе станет больше 250В.
Вот моделька

Получается, что повышающий преобразователь при нормальной сети работает лишь небольшую часть периода, немного поддерживая напряжение.


С ростом нагрузки существенной стабилизации напряжения не происходит.


Однако, если сеть "просела", к примеру, до 200В амплитудного, то преобразователь уже заметно помогает.


Если нет желания гонять полный ток через дроссель и высокочастотный диод, преобразователь можно поставить не последовательно, а параллельно.

Процессы при этом почти идентичны приведенном выше.

_________________
Из бывших

Есть принципиальная разница, вернее количественная - мощность ККМ в этом случае может быть меньше на порядок!
Рад, что я не на ложном пути, кто-то в эту сторону тоже думал

Теперь о разнице моих предложений с Вашими.
У Вас включение ККМ происходит по жестко заданым порогам. С включением по нижнему порогу еще как то можно согласиться, хотя я предложил безразрывный вариант - плавающий порог, момент появления обратного напряжения на диодах основного выпрямителя. Обосную так - помощь выпрямителю снизит ток через него и растянет время его работы со снижением потенциала включения основных диодов. При работе по жесткому порогу возможно как перекрытие, так и разрыв в работе двух каналов.
С выключением по верхнему порогу сложнее. Можно помогать основному каналу во время его работы, обязательно ограничив мощность помошника. Можно уже и не помогать - помощь в паузе уже дает многое. Вопрос для обсуждения. Но опять почему порог 250В? Из расчета на попавшуюся слабую сеть? ИМХО постоянная работа ККМ повышает к нему требования по мощности и габариту. И, наконец, помощь только в паузе уже дает значительный эффект по Км и пульсациям.
Предложил использовать ККМ только в паузе, как признак для включения использовать запертый мост или (что не так хорошо) отсутствие тока через него. Не знаю какая мощность может потребоваться от такого ККМ, думаю около 10% от потребляемой.
ЗЫ. На моей схеме логическая ошибка. Пока удалю. У Семенова видел простенький ККМ на ТОР2ХХ до 150Вт, пока не разобрался, там выход 420В. Надо 300В или чуть меньше, с ограничением мощности.

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

В этом месте есть проблема. Очевидно, что диоды моста закрываются, когда мгновенное значение напряжения сети меньше напряжения на фильтрующем конденсаторе. А напряжение на фильтрующем конденсаторе при наличии ККМ определяется его выходным напряжением. Соответственно, порог включения ККМ всегда будет равен выходному напряжению. Иными словами, если задать выходное напряжение ККМ равным 300В, то ККМ вообще никогда не будет выключаться, а диоды выпрямительного моста всегда будут заперты. Поэтому для указанного выше алгоритма работы напряжение на выходе ККМ должно быть заведомо меньше амплитудного значения напряжения в сети. Насколько меньше - это надо думать. Однако всегда именно значение выходного напряжения ККМ будет определять момент открывания диодов, поэтому можно и не отслеживать ток диодов - и так понятно, когда они откроются. Поэтому можно просто задать порог выключения ККМ по входному напряжению.

Очень сомневаюсь. ККМ во время своей работы прокачивает через себя полное мгновенное значение мощности нагрузки. Иными словами, мощность ККМ примерно равна выходной мощности, умноженной на относительное время работы ККМ. Таким образом, мощность ККМ должна быть совсем немаленькой - более половины выходной мощности (в обычном выпрямителе время запертого состояния диодов практически всегда больше открытого). Поэтому серьезного улучшения КПД при использовании отключаемого ККМ вряд ли удастся достичь. Особенно если учесть, что при снижении входного напряжения и неизменном выходном напряжении ККМ он будет работать все время и, следовательно, обязан обеспечивать полную мощность нагрузки.

p.s. Правиленее в этом контексте писать не ККМ, а повышающий преобразователь.

_________________
Из бывших

Вот для иллюстрации идеализированная моделька выпрямителя с параллельным повышающим стабилизатором.

Повышающий преобразователь здесь представлен в виде источника ЭДС, которая подключается диодом к конденсатору фильтра, когда диоды выпрямительного моста запираются. Входное напряжение имеет амплитуду 300В, повышающий стабилизатор обеспечивает 250В на выходе.

По диаграмме токов видно, что средние значение тока моста и тока повышающего преобразователя при этих условиях примерно равны.
Это подтверждют графики среднего мощности, передаваемой через эти цепи (третья группа графиков)

_________________
Из бывших

Предлагал ограничить мощность ПП (повыш. преобр.) полагая, что для исправления SIN нужно не так много, полагал это далеко не 50%.
Симулировал такой эксперимент (может не очень корректный?). Источник SIN 220В, сеть 0,6Ом, мост, 1500мк, нагрузка 18Ом. На нагрузке выделилось около 3700Вт. Затем убрал 1500мк и поднял источник до получения той же мощности в нагрузке. Потом сравнил потребление. Во втором случае оно упало примерно на 200Вт, из чего сделал вывод (может грубый), что как раз 200Вт нужно на исправление формы до Sin. И наиболее эффективно эти 200Вт израсходовать именно в паузе. Причем это в итоге не дополнительные 200Вт, а перераспределение мощности из пика в паузу, т.к. добавка в паузе приводит к уменьшению в пике.
Второй пример. Выше показывал подККМливание умножителем. Громоздко, неперспективно, но эффект приличный. Важны цифры. Утроитель мог себя проявить только с напряжений входа примерно более 60-70В, емкости в умножителе были на прядок меньше основной, это грубо говорит о требуемой мощности коррекции.
Интересное направление

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Что-то я совсем не понял рассуждений. При одинаковой мощности в нагрузке мощность потребления должна быть примерно одинакова что с емкостью, что без нее(за небольшой разницей в потерях). Где же эти 200Вт "терялись"?
Подозреваю, что речь может идти об изменении реактивной мощности устройства, но, как я понимаю, в рассматриваемом случае нас это мало волнует. У нас другая задача - обеспечить равномерную передачу активной мощности. Реактивная нас пока не интересует.

А с активной мощностью всегда соблюдается закон сохранения энергии - от сети потребляется мощность, передаваемая в нагрузку плюс потери на нагрев. Что с конденсатором, что без, активная мощность потребления будет примерно одинакова и ничего о мощности повышающего преобразователя, выравнивающего напряжение на входном фильтре, из сравнения этих случаев сказать нельзя. О мощности говорит только относительное время работы преобразователя и выпрямителя. Если предположить, что напряжение на конденсаторе постоянно и повышающий преобразователь работает четверть периода - через него покачивается четверть мощности. Если полпериода - половина мощности. Если напряжение на конденсаторе фильтра меняется, зависимость более сложная, но точно там будет не единицы процентов. Грубо говоря, при небольшой мощности преобразователя немного уменьшится разряд конденсатора, поскольку он будет разряжаться не полным током нагрузки, а разностным током нагрузки и повышающего преобразователя. Для того, чтобы вдвое уменьшить пульсации напряжения на конденсаторе, мощность повышающего преобразователя преобразователя должна быть равна примерно половине мощности нагрузки. Это следует из того, что для уменьшения вдвое разностного тока, ток преобразователя должен быть равен половине тока нагрузки.

_________________
Из бывших

Надеюсь ни кого не обижу, если внесу небольшие поправки:
1. В данном случае реактивная мощность, как таковая, отсутствует, т.к. , благодаря выпрямителю, ток течёт только от источника в нагрузку (потребляется). Фазовый сдвиг между напряжением и током также практически отсутствует (пики тока совпадают с пиками напряжения).
Ухудшение коэффициента мощности (отношение кажущейся потребляемой мощности к мощности на нагрузке) происходит за счёт увеличения действующего значения тока (т.к. ток потребляется узкими импульсами).
2. мощность от источника потребляется не непрерывно, так как напряжения и токи, в лучшем случае, синусоидальные.

И я об этом. Получается для лучшего случая P~Sin^2, откуда следует, что пауза дает совсем небольшую мощность. Значит чтобы импульс тока, потребляемого выпрямителем с емкостной нагрузкой, приблизить к синусоидальному нужнО незначительное перераспределение мощности.
Может я неверно понимаю назначение ККМ? Может надо форму тока не к синусу тянуть, а к меандру? На фоне кучи аппаратуры без ККМ один аппарат в доме может общую картину даже и улучшить. А ежели завтра все так сосать начнут будет что?Верно ли это? С чего началась история появления ККМ вообще?
Осторожное "практически" вставлено не зря , пик тока в нашем случае опережает напряжение на 1,11мс при длительности пика 10мс. Конечно более всего удручает форма - в том же случае пик тока длится всего 3,6мс. Это от 0 до 0.
Что же, я попробую в модели показать перекачку мощности, там увидим сколько ее надо. Буду просить помощь если что...

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Как уже отметил Трибун, это не совсем соответствует действительности. Фазовый сдвиг между напряжением и первой гармоникой тока все-таки есть. Но есть также и обогащение спектра высшими гармониками, которые приводят к росту потерь в подводящей сети.
Приношу извинения, что не точно выразил свою мысль. Мне показалось, что несколько последних сообщений развивают тезис Гиратора

Иными словами, пока у нас нет (если не ошибаюсь) жестких требований в коэффициенту мощности, то городить именно ККМ в сварочных трансформаторах вряд ли целесообразно, поскольку это явно приведет к снижению КПД. Грубо говоря, при использовании такого сварочника надо будет больше платить. А ККМ уменьшит потери у энергетиков и позволит им получить большую прибыль. Т.е. получается, что пользователю на данный момент это не нужно (ИМХО). Есму нужно другое - способность работать от плохой сети. Т.е. от дополнительного преобразователя требуется не поддержка формы сигнала, а дополнительная стабилизация входного напряжения.

Если же Трибун предлагает именно коррекцию формы тока, то значит я неправильно понял суть последних рассуждений и соответственно предложил неверную схемотехническую реализацию. Я всего лишь вытался обеспечить отсутствие "проседания" напряжения путем включения дополнительного преобразователя при такой просадке, а также более ровное потребление тока (хотя оно получалось и близко непохоже на то, что наблюдается в классическом ККМ.
Именно по этой причине я не брал в рассмотрение коэффициент мощности и коэффициент формы, а рассматривал исключительно возможность обеспечения заданной активной мощности.

_________________
Из бывших

Честно говоря - не знаю чего хочу. Видимо этого и соответственно облегчения при плохой сети. Так что извиняться надо мне, думал синусоидальная форма тока и есть та цель.
Но что странно, экспериментируя с моделью 100Гц корректора я получил почти двойное снижение амплитуды пика тока, его растягивания во времени, двойное снижение пульсаций, но главное - при прежней мощности в нагрузке уменьшилась мощность потерь в сети и мощность потребляемая от источника. Как это стыковать с этим? -
или я смотрю не то...

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Вот свежее по 100Гц. Сеть 220В 0,6Ом. Нагрузка 1500мк 18Ом. Данные от моста к ККМ 100Гц (дроссель 5мГн 0,08Ом, накачка 1,87мс, ключ 50UD).

источник 4170-->4102Вт
сеть 418-->228Вт
ток в пике 62-->30А
ток RMS 26,4-->19,5А

нагрузка 3721-->3807Вт
пульсация 226...289-->244...298В
Average 258-->261,5В
RMS 258,8-->261,8В

Выходит ранее счетчик считал 4170-418=3752Вт, а с ККМ 4102-228=3874Вт, т.е. на 122Вт больше , но и в нагрузке больше на 86Вт . Итого ККМ скушал 36Вт. ИМХО на его элементах потерь больше. Так штаа паритет по КПД однако. В остальном выигрыш. Вот модель в SW http://flyfolder.ru/5253415

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Это что, приглашение к обсуждению понятия реактивной мощности?

Может не надо?... Надо чтобы работало!

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Не, тут много гораздо более полезных тем для обсуждения.
Вон, Трибун, мне темку для размышлений подкинул - что эффективнее для стабильной работы от плохой сети - ровное (синусоидальное) потребление тока или предварительная стабилизация напряжения. Я об этом раньше как-то не задумывался...

_________________
Из бывших