Egalizare tensiune pe acumulatori inseriati

[pisica matache]

Nu m-am gandit la umplere, ai dreptate. Cred ca va trebui un fliback, cu miez cu intrefier, sau miez cu intrefier distribuit. Poate merge si forward, alegand un raport de transformare, care sa nu permita cresterea umplerii peste 50%. Limitarea de curent e inutila la incarcare, curentul maxim va fi 40A, dar limitarea ar fi utila la descarcare. Am amintit anterior, la descarcarea unui element, sub tensiunea minima, s-ar putea comanda pornirea tuturor celorlalte surse. Astfel, nu s-ar mai consuma din acea celula, ci din restul, pana la descarcarea urmatoarei si tot asa. Aici se impune limitarea, sa nu se extraga dintr-o celula, mai mult de 40A, sa zicem.

Desigur ca varianta lui addy e in regula, dar as incerca totusi sa alimentez fiecare sursa din elementul ei. Daca nu pot comanda mosfetul la aceasta tensiune, se poate folosi un dublor de tensiune, de la 3,6 la 7,2V. Exista ICL7660, care e ieftin si functioneaza sub 2V. Are un consum sub 0,5mA si e nevoie de cateva componente externe, doua diode, doua condensatoare. http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/ICL7660-MAX1044.pdf , fig 9

Editat August 14, 2014 de pisica matache

[smilex]

Stii ce vrea sa fie asta.

Teoretic, efectul este ca si cand ai pune in paralel toate celulele. Deci poti analiza ulterior tensiunea de pe o singura celula, cea low. Ar mai fi problema consumului in gol.

[pisica matache]

Daca inteleg eu bine, comutarea energiei de pe celula/seria de celule pe alta, ar avea efect atat la incarcare, cat si la descarcare. Cred ca randamentul ar fi mai bun ca la orice forward sau fliback, nu exista redresare. Avantajul asta ar compensa poate consumul introdus si care va exista tot timpul. De ce sa analizez tensiunea pe o singura celula, ele fiind in..paralel..., poate e suficienta analiza intregii tensiuni. Ramane problema comenzii mosfetilor, la cate doua celule, unde tensiunea e totusi mica. E o tensiune cuprinsa intre cca 5V si 7V. Un IR2153 nu merge la aceasta tensiune, merge insa TL494, eventual SG3525. Daca as folosi un mosfet P si unul N, l-as putea comanda pe primul cu un driver inversor, pe al doilea cu unul neinversor. Sau doua N, plus driver flotant, care nu stiu daca lucreaza la 5V. Apropo de drivere, am testat azi un TC4420, functioneaza si sub 3V. Asta e o veste buna, ar rezolva comanda si in varianta sursei pe fiecare element, despre care s-a discutat anterior. Tot azi am testat un MAX1771, similar cu MAX669. http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1771.pdf

Acesta functioneaza si sub 2V. Deci sperante ar exista si la varianta asta.

Imi place ideea cu semipuntea, datorita simplitatii. La tensiuni peste 10V, pot folosi IR2153, cu sau fara drivere, plus mosfeti N. Ramane de testat...Presupun ca inductanta trebuie calculata, functie de frecventa si ceva curent maxim vehiculat intre elementi, sau ma insel ? Ferita sau pulbere fier ?

Editat August 14, 2014 de pisica matache

[smilex]

Inductantele ar fi 4 de un fel, doua de altul si una alfel, trei tipuri. Merg si pe ferita si pulbere. Daca te decizi asa si ajungem la o schema, le calculez eu ca inductanta si conductor.

Da, semipuntea este simpla si 7 buc. Fara trafo. Ramane problema unui CI la 5V si comanda MOS, 494 nu cred ca functioneaza.

 

Cred ca am o solutie cu flotante.

Editat August 14, 2014 de smilex

[pisica matache]

Ar mai fi o solutie pentru comanda semipuntilor. Cum umplerea e fixa si identica, poate ar merge un singur integrat care sa comande un traf driver cu 14 secundare , pentru 14 mosfeti. Cate un driver TC in fiecare secundar. Sau un fliback cu 4 secundare, pentru a alimenta 4 IR2110,restul se alimenteaza direct din celule. A doua solutie e chiar simpla, chit ca intra integrate mai multe, fata de un traf driver cu 14 secundare.

Ma uit pe schema postata de tine si ma intreb daca n-ar merge cumva simplificata...Lasate doar cele patru semipunti, in locul inductantelor, trafuri. Mediana secundarelor fiecarui traf, pusa sau nu la masa cu un mosfet. Daca mosfetul ar fi blocat, traful ar functiona ca inductanta, exact ca in schema ta, fortand egalizarea pe cei doi acumulatori. Cand tensiunea pe cei doi acumulatori ar ajunge insa la 7,2V mosfetul ar pune mediana la masa, energia fiind transferata intregii serii de acumulatori.

Editat August 14, 2014 de pisica matache

[smilex]

Echilibrul se creaza singur din diferenta a doua celule, prin egalizarea tensiunilor. Daca nu extragi absolut proportional din cele doua variatii de curent prin inductanta, strici acel echilibru. De aceea nu sunt de acord cu secundare pe acele inductante. Chiar si asa exista compromisul deadtime-ului care totusi, trebuie sa existe. Nu simplifica mult si cred ca rezultatele nu merita. In plus, transferul direct pe intrefier nu e stralucit, inductantele de scapari sunt mari pentru trafuri.

M-am uitat prin pdf-uri si toate flotantele au UVLO. De departe un traf cu 14 secundare si 14 TC este superior si asigura acelasi regim de functionare a tuturor MOS. Trebuie totusi nervi sa construiesti si sa operezi cu un traf cu 14 secundare. Dar parca tot e mai usor cu un traf si 7 inductante decat cu 8 trafuri cu secundare si redresare, eventual si cu inductantele serie aferente.

 

Sa inteleg ca tinzi spre semipunti? Sau mai analizezi?

[pisica matache]

Un traf cu 16 secundare, s-ar putea face bobinand simultan 16 fire, pe un tor ferita. Tensiunile sunt mici, n-ar trebui cine stie ce izolatie, ar fi suficient emailul, sau pvc. Nu sunt multe spire, deci n-ar fi chiar imposibil. Sau doua trafuri, cu cate 8 secundare...

Ar mai fi o problema, curentul transferat de la un element la altul, ar trebui limitat cumva, la un maxim de 40A, desi nu cred ca vor fi diferente asa mari de tensiune, intre elementi, acestia fiind noi.

Da, o sa merg pe semipunti, cred ca e cel mai simplu. Cand am timp, bobinez traful driver, sa vad daca se pot comanda corect toti mosfetii. Ma gandesc ca atatea secundare sa nu introduca ceva capacitati parazite...

PS

Am mai gasit o solutie de egalizare, cu condensatori comutati de pe un acumulator pe altul, prin mosfeti comandati sincronizat. Ar merge inductante in locul conzilor ?

http://www.elforum.ro/topic/93182-egalizator-incarcare-cu-capacitati-comutate/

Editat August 15, 2014 de pisica matache

[smilex]

Teoretic, solutia e functionala dar...

Un condensator care se plimba de la un element la cel alaturat prin intermediul semipuntilor MOS de pe celula. Tu la 8 celule vei avea 8 semipunti cu 7 conduri. E mai bine decat 7 bobine. Exista insa un dezavantaj. Discutabil, zic eu. Pentru a transfera acelasi curent de la un element la altul ca si in cazul inductantelor, valoarea medie a curentului transferat se va concentra pe un mic timp necesar incarcarii/descarcarii condului. Valoarea acelui varf de curent va fi data de Rds-ul MOS-ului si rezistenta interna a acumulatorului iar timpul cat exista varful va fi dat de capacitate si Rds+acumulator. Sa iau un exemplu:

Presupun un MOS bun, de 2,5m? deci doi implicati, adica 5m?. La un cond de 1u vom presupune durata egala cu RC (e mai laborios, dar cam asta e) si 0,2V diferenta intre doua celule alaturate. Asta inseamna ca vom avea un varf de 40A cu durata de 5ns. Daca frecventa e de 50kHz (de ex), perioada implicata e de 10us, adica o medie de curent de (5ns/10us)?40A=20mA. Daca Rds-ul e mai rau, durata e mai mare dar curentul ca varf e mai mic. Multe pierderi pe comutatie. Da-ti seama ce inseamna sa doresti nu 20mA ca interventie in egalizare, ci 2A macar. Ce varfuri trebuie sa ai. Ce pierderi pe Rds.

OK, in realitate mai intervin si inductante parazite sau rezistenta cablurilor si nu am tinut cont de rezistenta interna a acumulatorului care poate fi semnificativ mai mare de 5m?, dar ca principiu, e foarte discutabil. Insa daca alegi asa, te ajut cat pot.

Asta nu te scapa de trafo driver. Nu stiu ce tensiuni, pentru ca ultima semipunte functioneaza la 28 si nu stiu daca irf-ul tau se preteaza. Daca mergi pe conduri, ajung 5-6V la toate secundarele.

 

Este foarte posibil ca valori mai mari ale conzilor sa poata ajuta egalizarea chiar si cu diferente de 2-3A medie.

Editat August 15, 2014 de smilex

[pisica matache]

Nu intentionez sa folosesc condensatori. Mi s-a parut interesanta legarea lor si ma intrebam daca n-ar merge folosite inductante. Schema sugerata de tine, e o semipunte, inductanta e comutata doar intre doi acumulatori, inductantele nu au nici-un punct comun. Varianta cu condensatori, aduce a pune, in plus, pe dead time toate condensatoarele sunt inseriate. Ma intreb daca folosind inductante in locul conzilor, energia n-ar fi transferata doar de la un acumulator la celalalt ci si la intreaga serie, pe perioada deadtime. Acum sper ca m-am facut inteles.

Editat August 15, 2014 de pisica matache

[smilex]

Solutia cu conduri face ca polaritatea sa nu se schimbe niciodata, doar se copiaza o tensiune si se suprapune peste alta. Daca procedezi astfel cu o inductanta, curentul creste pana la limita rezistentelor implicate aflate in paralel pe tensiunea unei celule.

Solutia de care spuneam, schimba mereu polaritatea. Si acolo apare un curent cu componenta continua dat de valoarea rezistentelor implicate dar tensiunea ce determina curentul este data de diferenta a doua celule, adica o valoare mult mai mica. Peste acest curent se suprapune variatia aferenta inductantei si timpilor. De fapt e un buck cu 50% umplere.

Deci nu, nu merge.

[smilex]

Sa vezi.

Configuratia ta cu condensatorii e placuta pentru ca toate semipuntile functioneaza la 5-7V, poti folosi acei IRF si toate secundarele trafo driver pot fi identice, de 6-7V suficient pentru TC. Dar concentrarea mediei de curent intr-un impuls foarte scurt este extrem de ineficienta. Asadar m-am gandit sa simulez chestia cu un rezistor inseriat cu condul, care sa lateasca impulsul permitand o medie mai mare cu un varf mai mic. Rezultatul n-a fost prea stralucit datorita pierderilor de pe rezistor. Atunci am zis ca o inductanta ar putea incetini cresterea de curent si brusc, mi sa aprins beculetul: rezonanta cu frecventa de lucru a semipuntii.

Am pus deci un LC rezonant in locul condului iar rezultatele sunt extrem de bune. Pun un print screen:

Acele relee si generatorul sunt dimensionate pentru a lucra perfect ca si comutatoare la 30kHz. Rezistentele de 3m? simuleaza Rds-ul MOS. Rezistentele de 10 si 15m? simuleaza rezistentele interne a doua celule diferite de 3,5 respectiv 3,2V. Am citit de pe un rezistor de 3m? doar pentru a vedea ce curent apare. Cu gradatia de 20mV se poate aproxima un varf de 10A iar ampermetrele arata ca celula mai buna daruieste celeilalte 3,25A. Diferenta asta de curent, ca medie, se obtine cu un varf nesperat de mic de 10A, iar functionarea in timp va egaliza celulele.

Am pus osciloscopul pe condensator, 20V/gradatie. Sunt varfuri mari de tensiune, recomand capacitati de peste 250Vcc care conform pdf sa permita acest riplu de tensiune la 30kHz. Cele mai bune pe care le-am studiat si experimentat eu, sunt wima MKP10, dar mai poti sa cauti (intreaba-l pe Leco, poate stie ceva).

Aceiasi chestie cu semipunte si inductanta (buck) cu aceleasi rezistente implicate:

Cu galben forma curentului cu variatia aferenta de pe 3m? (canal B), cu rosu tensiune la iesirea semipuntii. Pe ampermetre se vede o medie ceva mai mare obtinuta. Avantajul inductantei este media mai mare la un varf mai mic si imunitatea la inductante parazite (pot fi importante valoric). Avantajul rezonantei sunt pierderi comutatie mici si uniformitatea semipuntilor care functioneaza toate la aceiasi tensiune mica.

Alege asadar?

 

Acum mi-a picat o fisa. Semipuntile cu inductanta s-ar putea lega si altfel, intercalat, pentru avantajul uniformitatii...

Editat August 16, 2014 de smilex

[pisica matache]

Nu m-as fi gandit la rezonanta ! Dar de ce nu ? Singura problema ar fi costul condensatorilor, daca acesta e rezonabil, se justifica. O sa incerc sa fac traful driver si partea de comanda, sa vad ce iese. M-am gandit la un IR2153, si doua drivere TC4420 pentru comanda primarului traf driver....Daca discutam de rezonanta, poate renuntam la driverele din secundare, la invertorul de sudura rezonant, nu exista driver in secundar. Daca ar merge, ar insemna o economie si simplificare in acelasi timp.

[smilex]

Inainte de a te decide, pun si solutia cu inductante si semipunti legate pentru aceiasi tensiune mica la secundare.

Aici sunt doar 7 semipunti pentru 8 celule, respectiv 14 secundare, dar ar necesita driver. Dar nu ceva deosebit, mai ieftin. In schimb, este imun la inductante parazite si variatii de temperatura. Si nu necesita condensatoarele.

In orice varianta, primarul trafo driver ar trebui atacat cu doua drivere in opozitie. Daca ai reusi sa faci semipuntea primar driver la 28V, ai face mari economii si ai castiga mult in curentul disponibil in secundare printr-un raport de transformare mai mare.

Nu comanda nimic pana la finalizarea schemei, as avea ceva sugestii.

Nu iti sugerez nici una din variante, au avantajele lor, dar eu am fugit mereu de rezonanta. E drept ca pretentiile mele (si nu numai) de variatii de temperatura sunt mai mari. Dar trebuie sa te decizi, si mai ales, sa estimezi o medie de curent maxim pentru calculul bobinelor. Poate 10-15A (medie, nu varf)?

[pisica matache]

Pentru a testa fie rezonanta, fie semipuntea propusa de tine, as avea cam toate componentele, deci n-ar trebui sa cheltui nimic. N-am WIMA, 1micro/250V, dar am ceva MKP, ce-ar merge de teste. Indiferent de varianta, comanda e identica, mai mult sau putin driverele din secundare. Am si drivere, n-ar fi problema. O sa ma gandesc la o comanda care sa lucreze direct la 28V, desi as zice ca pierderile sunt minore. Comanda va fi activa doar la incarcarea si descarcarea acumulatorilor, in ambele cazuri consumul e infim, fata de puterile respective. Comanda trebuie insa decuplata, atunci cand nu exista curent incarcare/descarcare. Se poate face simplu cu un senzor de curent si comparator.

Deocamdata nu am elementii de 3V/40A, am insa 4 acumulatori cu plumb, cu gel, de 12V/14Ah. Pe ei vreau sa testez principiul. Curentul maxim de incarcare e de doar 4A, cel de descarcare, 40A.

[pisica matache]

 

In orice varianta, primarul trafo driver ar trebui atacat cu doua drivere in opozitie. Daca ai reusi sa faci semipuntea primar driver la 28V, ai face mari economii si ai castiga mult in curentul disponibil in secundare printr-un raport de transformare mai mare.

 

Cred ca ar merge un Sg3525, alimentat direct la 28V. Schema 11... http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/SG3525AN.pdf