Primero, ajustemos el voltaje de la batería a 165.6V o 46 celdas, porque el voltaje máximo de la señal de CA es \ $ \ sqrt {2} * 117 = 165.46V \ $. Luego, rectifique el voltaje, de modo que no hay polarización inversa de la batería:
AhoraapliqueesatensióndeCAalabateríacuandoestécompletamentedescargadaa92V(2Vporcelda)ylaúnicavezquefluiráunacorrientedecargaescuandolatensióndelalíneadeCAexcedelatensióndelabatería.
Enestegráfico,V(n001)eselvoltajedeCA.V(n002)eselvoltajeenelterminalpositivodelabatería.I(V2)eslacorrienteenlabatería,asumiendounaresistenciainternade10\$\Omega\$,queesunvalorqueseleccionéalazar.
Esto tiene 2 problemas potenciales :
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No creo que este sea un problema importante, ya que la corriente puede ser baja y los efectos despreciables, pero no es bueno tener toda la corriente en el flujo del sistema en un solo punto de la forma de onda. Este es un ejemplo de factor de potencia de distorsión no lineal / no sinusoidal. (A diferencia del factor de potencia de desplazamiento, que es lineal y está desfasado). Es similar a una fuente de alimentación de modo conmutado básico, que solo consume energía cuando la tensión de CA rectificada excede la tensión del condensador de almacenamiento. De wikipedia:
la corriente de entrada de tal potencia de modo conmutado básico
Los suministros tienen un alto contenido armónico y un factor de potencia relativamente bajo.
Esto crea una carga adicional en las líneas de servicios públicos, aumenta el calentamiento de
cableado del edificio, los transformadores de servicios públicos, y CA estándar de electricidad
motores, y puede causar problemas de estabilidad en algunas aplicaciones como
en sistemas de generadores de emergencia 3
¿Cómo causa esto el calentamiento del cableado del edificio y los transformadores de servicios públicos? Aquí hay una manera de pensarlo: un circuito podría dibujar un 5A sinusoidal constante a 60Hz, o podría dibujar picos de 20A a 60Hz. El calor creado por la corriente que pasa a través de un cable aumenta con el cuadrado de la corriente y la disminución en el tiempo durante el cual la corriente fluye no compensa. (\ $ P = {i} ^ {2} Rt \ $) He tenido experiencia personal con esto cuando intento maximizar la eficiencia con una dinamo de cubo de bicicleta. Ninguna corriente fluiría hasta que la tensión excediera los condensadores de almacenamiento, entonces el concentrador estaba prácticamente en cortocircuito y se perdió una gran parte de la energía para calentar la dinamo.
(Si prefiere libros impresos, otra buena discusión de esto se encuentra en Ingeniería de compatibilidad electromagnética de Henry W. Ott, capítulo 13, sección 9. 5 )
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Esto es esencialmente un voltaje constante a través de la batería, que aumenta al voltaje máximo de la batería. Esto puede causar problemas de equilibrio de la celda y una corriente excesiva, lo que puede dañar las baterías LiFePO4.
El control de la corriente a través de las baterías y la limitación de la distorsión del factor de potencia se pueden resolver con, por ejemplo, un convertidor Buck-boost 4 utilizando un circuito de retroalimentación controlado por corriente u otra topología de convertidor conmutado y un controlador de carga IC específicamente diseñado.
En este punto, el cargador es tan complejo como el sistema original que tenía un voltaje de batería más bajo. Puede ser que requerir una reducción menor del voltaje podría mejorar la eficiencia del sistema, pero creo que esto dependerá del diseño general y la selección de componentes.
Otra cosa interesante para señalar aquí, es que la corriente se entregaría en pulsos. He visto algunos comentarios de que la carga de corriente pulsada es segura para las baterías LiFePO4, pero no he realizado ni leído ninguna investigación al respecto, y recomendaría una investigación adicional.
El esquema y el gráfico fueron generados por LTSpice. 6
