Proiectare și simulare folosind PSIM® a revistei Boost converter de corectare a factorului de putere
În această lucrare, prezentăm fundamental utilizarea PSIM® ca instrument de simulare pentru sistemele electronice de putere; Mai exact, se realizează implementarea și simularea unui sistem de corecție a factorului de putere (PFC) bazat pe un convertor boost (Boost), care utilizează o schemă de control în modul curent și în modul tensiune.
Provocarea:
PSIM® a fost dezvoltat pentru a proiecta și analiza sisteme electronice de putere, controlul motorului și simularea sistemelor dinamice. Modelele de simulare create cu PSIM® oferă o interfață ușor de utilizat și o simulare rapidă cu foarte puține probleme de convergență, pot conține circuite cu diferite domenii fizice, electronică de putere, control analogic și digital, circuite magnetice, surse de alimentare, controlul motoarelor, sisteme de conversie a energiei și sisteme de control. PSIM® acoperă simularea la nivel de circuit și simularea la nivel de sistem.
Interfața sa de utilizator constă din trei programe: schematic (SIMCAD), simulatorul în sine (PSIM) și programul de vizualizare a formelor de undă (SIMVIEW).
PSIM® împarte circuitul care trebuie simulat în patru blocuri: bloc de putere, bloc de control, senzori și controlere de comutare. Blocul de putere este format din dispozitive de comutare, ramuri RLC, transformatoare și inductoare cuplate. Blocul de control conține componente din domeniul s și z, componente logice (cum ar fi porți logice și flip flops) și componente neliniare (cum ar fi multiplicatori și divizoare). Senzorii sunt utilizați pentru măsurarea variabilelor electrice și ca o interfață pentru blocurile de control. Semnalele de excitație sunt generate de blocurile de control și trimise către blocurile de putere prin intermediul controlerelor de comutare.
O versiune de evaluare a PSIM® poate fi descărcată la adresa web: http://www.powersimtech.com.
Corecția factorului de putere
Comportamentul defectuos împotriva rețelei de sisteme electronice și consumul de armonici actuale, determină degradarea factorului de putere.
Pe baza unui redresor cu punte monofazat cu sarcină rezistivă și filtru capacitiv, vom efectua o corecție a factorului de putere pe acest exemplu simplu de sarcină neliniară. Redresorul, împreună cu filtrul capacitiv, au un comportament tipic neliniar cu privire la rețea, deși acesta nu este cel mai puțin utilizat, deoarece este utilizat în orice aplicație în care este necesară o conversie AC-DC, cum ar fi alimentarea Motoare de curent continuu și surse de alimentare (liniare și comutate).
Pentru a îmbunătăți factorul de putere menționat, cuplarea sarcinii la redresor se realizează prin intermediul unui convertor DC-DC de impuls (Boost), așa cum se arată în figura 1.
Un factor de putere ridicat este atins dacă MOSFET-ul este comutat astfel încât curentul de intrare să fie practic sinusoidal și în fază cu tensiunea de rețea. Un control în modul curent face ca semnalul de referință pentru intensitatea prin inductanță să fie un sinus rectificat, deoarece este obținut din produsul unui semnal cu formă de undă sinusoidală și un semnal constant care reprezintă eroarea de tensiune de ieșire, după cum se poate vedea în figura 2. Acest lucru face posibil ca curentul de referință să fie proporțional cu eroarea de tensiune de ieșire.
În ceea ce privește valorile componentelor pasive ale convertorului, acestea depind de puterea pe care o manipulează și de curentul sau tensiunea de undă din ele [2-3]. Valoarea inductanței este dată de ecuația 1, pentru cele mai nefavorabile condiții de curent de intrare, adică pentru cea mai mică tensiune efectivă de intrare: