Hocheffizienz-Gleichrichtersysteme mit 99,2% Wirkungsgrad

Anbieter zum Thema

ABM Asset and Business Management AG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Konzeptumsetzung mit DSP und CPLD

Die Steuerung des Systems erfolgt aufgrund der nicht genau definierten Reaktionszeit eines DSP auf ein externes Hardware-Interrupt-Signal durch ein CPLD. Die Zeitdauer der einzelnen Abschnitte der Dreieckstromform werden dabei durch den DSP in Abhängigkeit der Netz- und Ausgangsspannung und des einzustellenden Strommittelwertes (überlagerter Ausgangsspannungsregler) berechnet und über das SPI-Interface an das CPLD weitergegeben.

Die Steuersequenz der Schalter wird durch das digitale Ausgangssignal einer Stromnulldurchgang-Erkennung getriggert (eines sättigbaren Toroid-Magnetkerns (R6.3), welcher nur in der Umgebung der Stromnulldurchgänge die Sättigung verlässt und Spannung aufnimmt bzw. eine Induktion einer positiven oder negativen Spannung in einer Sekundärwicklung bewirkt und so einen Komparator umschaltet, Bild 3). Durch das CPLD ist eine Reaktion innerhalb von 40 ns möglich. Der Ablauf der einzelnen Zeitintervalle (einschließlich der Verriegelungszeiten der Schalter eines Brückenzweiges) wird durch eine, auch Maximalzeiten überwachende, State-Machine definiert.

Aufgrund der Dreieckstromform variiert die Schaltfrequenz über die Netzperiode, womit vorteilhaft eine breite Verteilung der pulsfrequenten Oberschwingungsleistung und damit ein lokal tiefes Niveau leitungsgebundener Störungen resultiert. Mit Rücksicht auf die Kern- und Wicklungsverluste wird die mittlere Schaltfrequenz relativ niedrig gewählt und die maximale Schaltfrequenz auf 100 kHz begrenzt, was in der Umgebung der Spannungsnulldurchgänge zu stromlosen Intervallen bzw. geringen Stromverzerrungen führt.

Die optimale Phasenversetzung der jeweils in Betrieb befindlichen Zweige (bei Teillast werden Zweige abgeschaltet) wird über eine Regelung eingestellt. Das CPLD misst hierzu die Dauer einer Schaltperiode des Dreieckstroms einer Masterphase und die Flanken der Stromnulldurchgang-Signale in den anderen Phasen bezogen auf durch die aktive Phasenzahl definierten Referenzzeitpunkte. Die zeitlichen Differenzen gegenüber den Referenzpunkten stellen dann Regelabweichungen für Synchronisierregelkreise dar, welche die Einschaltzeiten der Zweige so verändern, dass die Differenzzeiten zu Null geregelt werden.

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