|
|
Zvyšování účinnosti a optimalizace výkonových pulzních měničů
Martiš, Jan ; Dudrik,, Jaroslav (oponent) ; Peroutka,, Zdeněk (oponent) ; Vorel, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou DC/DC měničů s transformátorem (spínaných zdrojů) velkého výkonu, s důrazem na zvyšování účinnosti a jejich optimalizaci. Hlavní zaměření práce je pak na použití měniče s blokující topologií pro oblast velkých výkonů, přestože bylo v oboru výkonové elektroniky doposud tradováno, že tato topologie pro velké výkony vhodná není. Tento typ měniče byl vybrán z důvodu potenciálně lepších dosažitelných parametrů, zejména účinnosti, v porovnání s propustným měničem – u blokujícího měniče vznikají ztráty pouze na jednom magnetickém prvku (transformátoru) oproti dvěma (transformátor a tlumivka) u propustného měniče. Oproti rezonančním a kvazirezonančním měničům je blokující měnič snadno regulovatelný v plném rozsahu výstupních veličin. Aby byl tento typ měniče výhodný i pro velké výkony, byly provedeny určité inovativní obvodové modifikace a použity moderní polovodičové i pasivní součástky. Teoretická část práce je věnována optimalizaci účinnosti blokujícího měniče, založené na analytickém řešení. Provozní parametry měniče - spínací frekvence a parametry transformátoru (sycení, počty závitů) jsou obvykle voleny odhadem nebo na základě zkušenosti. Účelem této části práce však je matematicky přesné určení těchto parametrů tak, aby pro dané vstupní parametry byly dosaženy nejnižší možné celkové ztráty měniče. V určitém případě bylo možné získat výsledné explicitní vztahy čistě analyticky, v ostatních případech bylo voleno řešení posledního kroku výpočtu pomocí software. Pro ověření navrhovaných řešení a postupů byl zkonstruován funkční vzorek spínaného zdroje s blokujícím měničem o výkonu 12 kW. Zastavěný prostor bez síťového filtru je pouze přibližně 33x33x16 cm. Jsou použity polovodiče (tranzistory MOS-FET a diody) na bázi karbidu křemíku. Po oživení bylo dosaženo účinnosti DC/DC měniče 96,8 % pro plný výkon. Pro velký rozsah výstupních veličin bylo dosaženo vysoké účinnosti. V práci je zahnuto i jisté porovnání s propustným měničem stejných parametrů. Nejen z hlediska účinnosti se blokující varianta jeví jako velmi perspektivní.
|
|
|
Zvyšování účinnosti a optimalizace výkonových pulzních měničů
Martiš, Jan ; Dudrik,, Jaroslav (oponent) ; Peroutka,, Zdeněk (oponent) ; Vorel, Pavel (vedoucí práce)
Práce se zabývá problematikou DC/DC měničů s transformátorem (spínaných zdrojů) velkého výkonu, s důrazem na zvyšování účinnosti a jejich optimalizaci. Hlavní zaměření práce je pak na použití měniče s blokující topologií pro oblast velkých výkonů, přestože bylo v oboru výkonové elektroniky doposud tradováno, že tato topologie pro velké výkony vhodná není. Tento typ měniče byl vybrán z důvodu potenciálně lepších dosažitelných parametrů, zejména účinnosti, v porovnání s propustným měničem – u blokujícího měniče vznikají ztráty pouze na jednom magnetickém prvku (transformátoru) oproti dvěma (transformátor a tlumivka) u propustného měniče. Oproti rezonančním a kvazirezonančním měničům je blokující měnič snadno regulovatelný v plném rozsahu výstupních veličin. Aby byl tento typ měniče výhodný i pro velké výkony, byly provedeny určité inovativní obvodové modifikace a použity moderní polovodičové i pasivní součástky. Teoretická část práce je věnována optimalizaci účinnosti blokujícího měniče, založené na analytickém řešení. Provozní parametry měniče - spínací frekvence a parametry transformátoru (sycení, počty závitů) jsou obvykle voleny odhadem nebo na základě zkušenosti. Účelem této části práce však je matematicky přesné určení těchto parametrů tak, aby pro dané vstupní parametry byly dosaženy nejnižší možné celkové ztráty měniče. V určitém případě bylo možné získat výsledné explicitní vztahy čistě analyticky, v ostatních případech bylo voleno řešení posledního kroku výpočtu pomocí software. Pro ověření navrhovaných řešení a postupů byl zkonstruován funkční vzorek spínaného zdroje s blokujícím měničem o výkonu 12 kW. Zastavěný prostor bez síťového filtru je pouze přibližně 33x33x16 cm. Jsou použity polovodiče (tranzistory MOS-FET a diody) na bázi karbidu křemíku. Po oživení bylo dosaženo účinnosti DC/DC měniče 96,8 % pro plný výkon. Pro velký rozsah výstupních veličin bylo dosaženo vysoké účinnosti. V práci je zahnuto i jisté porovnání s propustným měničem stejných parametrů. Nejen z hlediska účinnosti se blokující varianta jeví jako velmi perspektivní.
|
host ::
RSS.