El proceso de carga del banco del supercapacitor interrumpe el convertidor dc / dc

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Soy un estudiante universitario y soy miembro del equipo de la universidad, que se ocupa del desarrollo de un vehículo eléctrico. Uno de nuestros proyectos, es la implementación de un completo sistema de frenado regenerativo. Casi lo hemos logrado, pero hay un problema con nuestro sistema de carga. Para ser más específico, permítame contarle algunos conceptos básicos sobre nuestro sistema:

1) durante la deceleración del vehículo, el motor eléctrico trifásico funciona como generador y transforma la cinética en energía eléctrica,

2) la CA del motor (generador) pasa a través de un inversor de CA / CC que produce un voltaje de salida de CC con un rango de 0 a 34 voltios,

3) que dc pasa a través de un convertidor dc / dc (convertidor buck) que produce una salida fija de 15 voltios,

4) ese convertidor dc / dc (conversor buck) se usa para cargar un banco de supercapacitores (156 Farads) con voltaje nominal de 15 voltios.

Puede ver una representación gráfica de la topología en la siguiente imagen. La flecha verde muestra la dirección de la corriente de CC que fluye desde el motor a los supercapacitores a través del inversor de CA / CC y el convertidor CC / CC durante el proceso de carga.

Durante las pruebas de laboratorio, aumentamos gradualmente las rpm del motor (mediante el uso de otro motor) y luego el sistema de carga comienza a cargar suavemente el banco del supercapacitor.

Desafortunadamente, cuando tomamos nuestro vehículo para probar el sistema de frenado regenerativo en una deccelaración real, el convertidor de CC / CC (ver el recuadro naranja en el PDF adjunto) se quemó.

La diferencia, en relación con las pruebas de laboratorio, es que durante la declaración real, el vehículo se está moviendo a gran velocidad y, de repente, el interruptor de carga (ver pdf adjunto) se enciende para el proceso de carga . Creemos que en esos momentos (mientras el interruptor de carga se enciende), instantáneamente se producen picos de corriente dc con el resultado del desastre del convertidor dc / dc.

Creemos que una solución a eso podría ser la colocación de una bobina ya sea en la entrada del convertidor de CC / CC o en la salida, para eliminar los picos. ¿Es correcto nuestro pensamiento o algo más sucede?

    
pregunta giannis.t

2 respuestas

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El problema es el voltaje de salida fijo de 15 V de su convertidor DC-DC. Los condensadores deben cargarse con una salida de corriente, no con una salida de voltaje.

Si el voltaje en un capacitor es menor que el voltaje de salida de una fuente de alimentación que lo alimenta, tomará tanta corriente como la fuente a la que se alimenta, en otras palabras, se comporta como un cortocircuito.

El convertidor CC-CC todavía puede estar cerrado, aún puede usar la misma etapa de potencia, pero el controlador debe cambiarse para controlar la salida de corriente máxima a niveles seguros, así como la tensión máxima para que sean seguros para los supercaps.

Con el frenado regenerativo, lo ideal sería programar el convertidor para que aplique un par de frenado a las ruedas de manera proporcional a la posición de la palanca / pedal del freno. Naturalmente, esto es lo que obtendrías si tratas de imitar la respuesta de cómo se comportarían los frenos mecánicos, supongo que quieres que el sistema eléctrico se comporte como un conductor espera que se comporte.

    
respondido por el Neil_UK
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Exploté un convertidor (42 voltios) cuando tenía un inductor de suministro de entrada destinado a suavizar las perturbaciones de voltaje. Irónicamente, funcionó todo lo contrario; un cortocircuito de salida (aplicado intencionalmente durante una prueba) cuando se eliminó causó un cambio tan repentino en la corriente de entrada que el inductor de entrada produjo un voltaje en exceso de 42 voltios y bingo, el dispositivo Linear Tech falló y se cortocircuitó desde la entrada hasta la salida, es decir, el MOSFET que interrumpió la conmutación!

Entonces, lo que podría estar sucediendo aquí es que cuando su interruptor se activa, usted carga rápidamente la tapa del desacoplador de la entrada de entrada del chip y existe un pulso de alta corriente a medida que esta tapa se carga - si hay alguna inductancia apreciable en la línea que alimenta el cambie del convertidor de CA / CC, ya que la corriente de entrada de la tapa comienza a disminuir (debido a que se acerca la carga completa), el inductor intentará mantener esta corriente fluyendo al aumentar el potencial en el lado del convertidor. Puedo imaginar que ese mismo escenario suceda con mi diseño anterior, pero me deshice del inductor y nunca probé ese escenario específicamente.

Los reguladores buck más decentes tienen incorporada la protección contra cortocircuitos, por lo que, si no cree que el problema reside en la salida, intente y piense en la inductancia de la línea del convertidor de CA / CC, a través del interruptor del regulador buck .

    
respondido por el Andy aka

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