Google vil give en million dollar til opfinderen af en lille vekselretter

I samarbejde med den internationale ingeniørforening IEEE har Google netop startet konkurrencen Little Box Challenge, som går ud på at udvikle en kompakt vekselretter.

En vekselretter, der også kaldes en inverter, bruges til at forvandle jævnstrøm til vekselstrøm. Det er der blandt andet brug for, når strømmen fra solceller skal blive til den vekselstrøm, der bruges i husholdningerne, eller som skal sendes ud i elnettet.

Læs også: Danfoss skyder 2,3 milliarder kr. i tyske solinvertere

Vekselrettere til solcelleanlæg er store og dyre, men det behøver de måske ikke at være. (Foto: Claus Ableiter) Illustration: https://www.littleboxchallenge.com/

I dag er vekselrettere i kilowatt-klassen store og klodsede, og de koster mange tusinde kroner. Google og IEEE håber, at konkurrencen kan resultere i vekselrettere, der kun fylder en tiendedel af de eksisterende, som typisk er på størrelse med en stationær pc.

Det ville jo heller ikke være dårligt, hvis de kunne blive meget billigere, så solcelleanlæg også bliver til at betale for befolkningen i fattige lande.

Vekselsretteren skal kunne leve op til en lang række specifikationer for at komme i betragtning. Blandt andet skal den kunne klare en belastning på op til 2.000 voltampere, og DC-AC-effektiviteten skal over 95 procent. Og så må den højst fylde 40 kubiktommer, svarende til 655,5 kubikcentimeter.

Man kan tilmelde sig konkurrencen frem til d. 30. september, og vinderen bliver fundet i januar 2016.

Emner : Solceller
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det bliver interessant: https://www.littleboxchallenge.com/#details Krav: Citat: "... * Must be able to handle up to 2 kVA loads ... * Will be taking in 450 V DC power in series with a 10 Ω resistor * Must output 240 V, 60 Hz AC single phase power * Must have a total harmonic distortion + noise on both voltage and current of < 5% ... * Must have a DC-AC efficiency of greater than 95% ..."

Så den skal have ægte sinusformet output - ikke opklippede firkanter.

Aug 1, 2006, Modified Sine-Wave Inverter Enhanced: http://powerelectronics.com/power_systems/... Citat: "... There are basically two kinds of dc-ac inverters on the market today. One category is the “pure sine-wave” inverter, which produces sine waves with total harmonic distortion (THD) in the range of 3% (-30 dB). These are typically used when there is a need for clean, near-sine-wave outputs for medical, instrument and other critical applications...These inverters are available in sizes up to several thousand watts and typical costs are in the range of $0.50 per watt ... The second category consists of relatively inexpensive units, producing modified sine-wave outputs, which could logically be called “modified square waves” instead. They are basically square waves with some dead spots between positive and negative half-cycles ...Their costs are generally in the range of $0.10 per watt ..."

Løsningen er her :-)

-

En ny måde at lave sinus fra DC er her:

"Magic sinewaves" - teori fra ca. år 2000. Don Lancaster, Synergetics og adskillige Synergetics Partnere har lavet en inverter modulationsteori, som er eksceptionel. F.eks. kan alle harmoniske op til ca. 22. harmoniske af 50 eller 60 Hz udfases via et specielt timing-design af flankeskift. Det er også virkeliggjort med 3 fasede vekselrettere. Kan anvendes til elbiler og AC elektromotorstyring incl. BLDC:

Magic Sinewaves: An Executive Summary: http://www.enginuitysystems.com/files/msin... Citat: "... Proper system design will require low pass filtering of these higher order harmonics. Compared to other digital sinewave generation methods, these unwanted harmonics are quite high in frequency and thus should be fairly easy to deal with. As before, real world quantization will increase the zero intermediate odd harmonics to finite but acceptably low real values. ... Until some recent considerable serendipity requiring exceptionally tedious brute force methods ( involving over a decade of research ), there was not the slightest hint that any solutions at all existed for the above equations. Let alone ones highly useful for power quality and energy efficiency. Hence the believed uniqueness and originality of the Magic Sinewave approach. I presently believe that no closed form method of solving the above equations is currently known. Nor is any likely to even exist. Instead, an iterative standard tool related to Newton’s Method can be used. One that otherwise is crudely known as "shake the box". ... A group of highly sophisticated JavaScript Magic Sinewave calculators are now available and have been posted to http://www.tinaja.com/magsn01.asp [ nu: http://www.tinaja.com/magsn01.shtml ] With solutions presently offered as high as 384 zeroed low harmonics.

A solution set for the above equations would be... ..."

"Magic sinewaves" are repeating long sequences of ones and zeros. They can get created from ordinary but extremely carefully chosen digitally switched pulses. Se f.eks.: http://www.tinaja.com/magsn01.shtml

Introduction to Magic Sinewaves (pdf): http://www.tinaja.com/glib/msintro1.pdf

Three Phase Magic Sinewaves (pdf): http://www.tinaja.com/glib/deltams1.pdf

Magic Sinewave Demo Hardware! (pdf): http://www.tinaja.com/glib/mschips.pdf

Steplocked Magic Sinewave Synthesis (pdf): http://www.tinaja.com/glib/stepsynt.pdf

Don Lancaster', Synergetics og adskillige Synergetics Partnere har lavet en inverter modulationsteori som er exceptionel - det påstås at den specielle timing af flankerne gør at alle harmoniske op til ca. 22. harmoniske af 50 eller 60 Hz.

-

Jul 1, 2008 Inverter Design Shines in Photovoltaic Systems | Renewable Energy Applications: http://powerelectronics.com/power_systems/... http://powerelectronics.com/site-files/pow... Citat: "... A proposed photovoltaic current-source grid- connected inverter has small volume, low total harmonic distortion, high power factor and simple control, and also simplifies photovoltaic system design. ..."

Jun. 19, 2013, SiC MOSFETs Enable Next-Generation Solar Inverters: http://powerelectronics.com/products/sic-m...

29kr SiCFET N-Channel, Silicon Carbide 1200V (1.2kV) 10A (Tc) 585 mOhm @ 3A, 18V[gs] Reverse transfer capacitance 4pF [!] http://www.digikey.dk/product-detail/en/SC... Datablad: http://rohmfs.rohm.com/en/products/databoo...

49kr SiCFET N-Channel, Silicon Carbide 1200V (1.2kV) 17.7A (Tc) 196 mOhm @ 10A, 20V[gs] Reverse transfer capacitance 4pF [!] http://www.digikey.dk/product-detail/en/C2... http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/Pow...

-

Der findes også SiC-dioder:

80kr DIODE SCHOTTKY 1.2KV 36A TO247 No Recovery Time > 500mA (Io) [!] http://www.digikey.dk/product-detail/en/AP... http://www.microsemi.com/document-portal/d...

Her er en 1,7kV SiC-diode:

371kr DIODE SCHOTT 1.7KV 26.3A TO247-2 No Recovery Time > 500mA (Io) [!] http://www.digikey.dk/product-detail/en/C3... http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/Pow...

  • 0
  • 0

Der er brug for en D/A-konverter, der for at holde filtreringskravene små, skal arbejde ved en høj switchfrekvens. Hvor høj afhænger af den krævede effekt, virkningsgrad, vægt, volumen og andet. Noise shaping afpasset til det aktuelle design er et must.

Hvis der er tale om noget på størrelse med min bærbare, kan megawatt komme på tale. :-)

  • 0
  • 0

Joh da, men en virkningsgrad på op til 98% burde ikke være umulig. Så med en passende overflade og med blæser/neddykning i koldt vand burde tabet ikke være et problem. Opgaveformuleringen nævnte intet om det.

Det er klart, at switch frekvensen skal holdes lavest muligt, for at holde switchtabene nede, og det vil på sin hånd kræve smart design af noise-shaping'en.

  • 0
  • 0

De billige converterer, der leverer en modificeret sinus er gode nok til de fleste formaal. Der er langt større behov for en robust, billig og holdbar akkumulator. Saa det burde være der, Google udlovede en belønning.

  • 0
  • 0

Joh da, men en virkningsgrad på op til 98% burde ikke være umulig. Så med en passende overflade og med blæser/neddykning i koldt vand burde tabet ikke være et problem. Opgaveformuleringen nævnte intet om det.

Jo, der er flere krav end der er listet ovenfor: - Must maintain a temperature of no more than 60°C during operation everywhere on the outside of the device that can be touched. - Can not use any external source of cooling (e.g. water) other than air

Der er ikke listet krav om hvilken omgivelses temperatur den skal kunne arbejde inden for.

  • 0
  • 0

Jeg må tilstå, at jeg kun læste teksten ovenfor - ikke referencerne.

I 1975, hvor switch-mode power teknologi vandt frem, læste jeg en teoretisk artikel om, hvor lidt en dc-dc konverter kunne fylde. Resultatet var een kubiktomme pr kilowatt. Min PC fylder en del kubiktommer :-) .

Og så til emnet: Alt andet lige er det af tabshensyn ønskeligt at switche ved så lav frekvens som muligt. 50 Hz, hvis det er en solcelle til lysnet converter, der er tale om. Men da en lav frekvens, som det så rigtigt siges ovenfor, kræver meget "jern" og afgiver en masse harmoniske, der kræver filtrering, så vil man vælge en høj frekvens. Omvendt giver en høj frekvens høje switch-tab, så man vi vælge et optimum mht. filter, jern og hvad der ellers kan påvirke valgene.

Jeg vil stadig fastholde, at der med lidt nytænkning er muligt at stoppe mange kilowatt ind i en labtop og slippe af med tabene. Det er en ren DC-AC opgave, hvor alle tab ligger i udgangstransistorerne.

Og jeg har ikke sagt, at jeg kan vinde, men at opgaven er forholdsvis enkel.

  • 0
  • 0

Det er overordentlig prisværdigt, at Google prøver at fremme bæredygtige løsninger; men jeg forstår ganske simpelt ikke, hvad man vil opnå med en konverter, der opfylder disse krav.

Man sætter f.eks. ingen krav om pris, hvilket ellers er noget af det aller vigtigste - ikke mindst i de fattige lande, og med 450 V DC, 10 ohm input er der en meget stor lysbuerisiko - også i selve solpanelets reversedioder, som man ikke stiller nogen krav om begrænsning af. I mange tilfælde er mikrokonvertere en betydelig bedre og ikke mindst sikrere løsning; men her er den slags jo udelukket. Den lille størrelse kan kun være begrundet med ønsket om at anbringe konverteren i f.eks. et bryggers; men med 450 V DC input og en mulig strøm på op til omkring 10 A (45 A er urealistisk i denne sammenhæng), ville jeg nødigt anbringe en sådan konverter et sted, hvor der er den mindste brandrisiko!!!

Hvad i alverden betyder størrelsen af en konverter, når man alligevel skal sætte adskillige kvadratmeter solpanel op? En lille størrelse giver bare krav om blæserkøling med deraf følgende støj og væsentlig lavere pålidelighed, da 100 W (ved 95% virkningsgrad) vanskeligt kan fjernes ved naturlig konvektion fra så lille en konverter. Det virker heller ikke som om dem, der har sat dette størrelseskrav, har prøvet at montere elkabler med stive ledere (fast installation), hvor store klemmer, gode forskruninger/trækaflastning og god plads til kablerne og værktøjet også er meget vigtigere end størrelsen. En moderne PC med alle kabler stikkende lige ud fra bagsiden er måske nok Googles verden, men absolut ikke noget, der er værd at kopiere :-)

Virkningsgraden af konverteren skal også holdes op mod prisen på panelerne. Hvorfor ofre ekstremt dyre løsninger på at pine de sidste par procent ud, hvis en ekstra kvadratmeter solpanel er meget billigere?

  • 0
  • 0

Jeg vil stadig fastholde, at der med lidt nytænkning er muligt at stoppe mange kilowatt ind i en labtop og slippe af med tabene. Det er en ren DC-AC opgave, hvor alle tab ligger i udgangstransistorerne. Og jeg har ikke sagt, at jeg kan vinde, men at opgaven er forholdsvis enkel.

Alle problemer er enkle.

Og de allermest enkle er dem som man ikke har sat sig ind i.

Når man sætter sig ind i tingene, så opdager man som regel at det alligevel ikke var så enkelt.

Det er en ren DC-AC opgave, hvor alle tab ligger i udgangstransistorerne.

Og så er der lige tabene i dioder, kabler, diverse snylte-kapaciteter, hysterese i jern, eddy-current, RF med mere...

Jeg tror stadig at du overhovedet ikke ved hvad du snakker om!

I 1975, hvor switch-mode power teknologi vandt frem, læste jeg en teoretisk artikel om, hvor lidt en dc-dc konverter kunne fylde. Resultatet var een kubiktomme pr kilowatt. Min PC fylder en del kubiktommer :-)

Teori og praksis er som regel ikke helt det samme. Hvis du kan finde nogle transistorer uden switchtab, noget jern uden hysterese og nogle dioder uden spændingsfald osv. så skal jeg lynhurtigt lave den. I praksis kæmper man med at optimering på en parameter øger tabene på andre.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Det er overordentlig prisværdigt, at Google prøver at fremme bæredygtige løsninger; men jeg forstår ganske simpelt ikke, hvad man vil opnå med en konverter, der opfylder disse krav.

Det virker på mig som om Google ønsker et nyt og måske revolutionerende design, og ikke et konkret produkt (andet end til demo). Men det undrer også mig at der ikke er krav til produlktionsomkostninger.

Det færdige produkt kan så ende med nogle helt andre dimensioner.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

"Har du en konkret ide til produktet, eller fantaserer du bare?"

Kan du overhovedet læse? Tilsyneladende ikke. Jeg angiver jo lige netop en realiseringsmulighed anderledes end dem man normalt ser. Skal du også have et diagram?

Og jeg pinder da om noget tabene ud. Med planare transformatorer, folievindinger og passende ferrit, kan tabene holdes meget lave i "jernet".

Og ja, jeg har en smule erfaring med den slags her. Fra industrien med egne konstruktioner helt tilbage i halvfjerdserne og fra ingeniøruddannelserne. Selvfølgelig ved jeg ikke som du, at en D/A-konverter ikke switcher. Jeg har lært, at uanset om det er en almindelig parallel konverter eller en oversamplende, så switcher den.

  • 0
  • 0

... og med 450 V DC, 10 ohm input er der en meget stor lysbuerisiko - også i selve solpanelets reversedioder, ...

Jeg tror ikke denne converter er tiltænkt specifikt til solceller, for der mangler i så fald en vigtig blok, nemlig MPPT tracker'en. Men det du nævner med lysbuerisiko er et generelt problem i solceller, der skal jo ikke mere end et par hundrede Volt og en sulten rotte til, så har man balladen.

Og så er der lige tabene i dioder, kabler, diverse snylte-kapaciteter, hysterese i jern, eddy-current, RF med mere...

Enig det er eet stort kompromis, men i denne opgaveformulering måske lige præcis indenfor teknisk rækkevidde, hvis man virkelig strækker den. De sædvanlige elektrolytter der fylder meget i invertere kan man jo glemme alt om, der skal man ind og kigge på lige præcis hvor meget ripple der kan accepteres, og så sætte nogle ultra mini keramiske kondensatorer i istedet. Så designet bliver hurtigt optimeret til konkurrencen, og ubrugeligt til praktiske formål. Det gode er at alle de andre krav ud over den fysiske størrelse er relativt afslappede. Det eneste meget svære krav er størrelsen, og det var jo nok der man skulle placere fokus.

  • 0
  • 0

Kan du overhovedet læse? Tilsyneladende ikke. Jeg angiver jo lige netop en realiseringsmulighed anderledes end dem man normalt ser. Skal du også have et diagram?

Jamen hvorfor går du så ikke i gang selv? Du vil gerne have nytænkning, hvorfor overlade det til andre?

Og jeg pinder da om noget tabene ud. Med planare transformatorer, folievindinger og passende ferrit, kan tabene holdes meget lave i "jernet".

Planare transformatorer kan slet ikke komme i nærheden af de nødvendige switch frekvenser. Det er en uddøende komponent.

Du påstår at alle tab ligger i udgangstransistorerne. Der er i virkeligheden utallige andre tab.

Selvfølgelig ved jeg ikke som du, at en D/A-konverter ikke switcher. Jeg har lært, at uanset om det er en almindelig parallel konverter eller en oversamplende, så switcher den.

En D/A converter er en komponent som omsætter en digital værdi til en analog spænding eller strøm. Du tænker på digital lyd, oversampling bruges til at filtrere støj, og som salgsargument. En A/D converter er relevant, det er en D/A converter normalt ikke.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

@Carsten jeg tror de 10 Ohm kommer ved at man ønsker at enheden kan kunne holde sig indenfor de 3V input ripple ved egen kraft. Altså ikke 'tapper' på testopstillingens kondensatorer. Desuden løser man et andet problem, nemlig omkring opstart. Hvis der inden i converteren (nok ikke lige den her... hehe) sidder mange tusinde mikrofarad kapacitet, så vil det sandsynligvis kræve et opstarts kredsløb at tænde for enheden (som også fylder). Det problem er væk med den meget høje 10 Ohms indgangsmodstand.

De 450V kunne evt. stamme fra en batteribank. Men jeg tror nu heller ikke at det er det projektet er tiltænkt. Man kan jo kun gætte :-)

  • 0
  • 0

Hvordan laver man en 50 Hz med effekt? Man tager en D/A-konverter, oversamplende, og erstatter switch-transistorerne i udgangen med effekt transistorer. Det er idéen på skematisk plan.

I praksis genererer man en passende oversamplet 50 Hz, hvis det er det, man vil have, sender den igennem en noise-shaper, og ud i et effekttrin (mos fet'er) efterfulgt af et analogt båndpasfilter. Det er de grove træk.

En sandsynlig samplingsfrekvens ligger under 10kHz, hvor planar transformatorer, der går op i mange mega Hz sandsynligvis er vildt overkill. Hvor hvirvelstrømme, skineffekt og andre bieffekter er uden betydning. Af kondensatorer skal der kun bruges noget nævneværdigt i udgangsfiltret. Tabsløse foliekondensator er laver jobbet udmærket og tabsfrit. Dioder bliver der ikke noget af, andet end som snuppere, der ikke bruger nævneværdig effekt.

I hardwaren, der genererer de 50 Hz og realiserer noise-shaperen, kan man passende placere regulatoren, der optimerer effektoptaget fra kilden, og regulerer, hvad man ellers ønsker sig.

Fordelen ved en realisering som den beskrevne, er at noise-shaperen kan indgå i en optimeringsproces med output-filtret. Det vil være muligt at styre harmonisk forurening adaptivt.

Firmaer der leverer signalprocessorhardware, har mere eller mindre alle de komponenter, der skal bruges. De er i stort omfang udviklet til GP VLT'er. Langt mindre kan gøre det. En lille pic-processor. Analog Dervices har dsp'en, hvis man vil bruge sådan en. IR har H-broer til emnet.

  • 0
  • 0

Hej Svend-Olof

Meget interessant.

Et lille spørgsmål, hvorfor vil du anvende et båndpasfilter her, og ikke et simplere lavpasfilter? Når der skal 2 kVA igennem filteret, så fylder hver komponent jo godt. :-)

  • 0
  • 0

Jeg er enig i Carsten Kanstrup's betragtninger.

Når jeg ser på frekvensomformere så udgør halvlederne (IGBT) en forsvindende lille del af volumen, og en mindre del af prisen. Den største del af volumen udgøres af DC link, køling, og filtre, busbars, brydere, etc. Eks. dette powermodule fra Infinion fylder 6 x 3.5 cm, og koster 230 kr: http://www.infineon.com/cms/en/product/pow...

Der er forskellige løsninger til at reducere størrelse og tab: Der er f.eks. cycloconvertere som kan arbejde uden DC mellem kreds (kondensatorere), men er vist nok mest brugt i 6, eller 12 fase systemer.

Multi level switching reducere lavere harmoniske uden at øge switchfrekvens og tab.

På normale stationære solcelle anlæg kan jeg ikke se der er den store gevinst i at optimere volumen på frekvensomformeren.

Det er meget mere interessant at optimere virkningsgrad, pålidelighed, service venlighed, og pris.

  • 0
  • 0

Hej Lars

Er du den Lars? Du ligner - hvis du er, går det godt ?

Jeg har lavet projektet nogle gange med projektstuderende, og vi har kørt med samplingsfrekvenser op til ½ MHz. Idéen rummer mange fordele fremfor de traditionelle. En enkelt lille processor, et par effekttransistorer, og et filter, og det kan, som du siger, være et lavpasfilter, hvor jeg nok ville spille ud med båndpas, L-C i serie. Helt simpelt.

Det er naturligvis oversimplificeret, men det er princippet - sådan ala Ice-Power.

Der er masser af muligheder, vi har prøvet. Med 1 bit konverter, men vi har også forsøgt med flere bit, selvom det koster hardware. Noise shaperen er et helt specielt kapitel, da man vil anvende noget mere kompliceret end en almindelig første ordens, der skubber al støj op til den halve samplingsfrekvens. Noget med et nulpunkt på designfrekvensen eller flere deromkring.

  • 0
  • 0

Hvordan laver man en 50 Hz med effekt? Man tager en D/A-konverter, oversamplende, og erstatter switch-transistorerne i udgangen med effekt transistorer. Det er idéen på skematisk plan

Hvilken switchfrekvens vil du anvende ?

Du har ret i at 1 bit D/A convertere i princippet minder om en frekvensomformer. Men når du begynder at switche effekter løber du ind i de samme problemer som designere af effekt elektroteknik har arbejdet med i 50 år.

  • 0
  • 0

Jeps selv samme Lars, det går fint, sidder og venter på noget af al den regn de har lovet, men indtil videre næsten forgæves.. Hvordan går det hos dig?

OK så giver det en del mere mening, når du skriver ½ MHz :-)

Det lyder meget spændende med din noise shaper. Så vidt jeg forstår dig, så var det princip i brugte noget der minder om en klasse D forstærker, hvor man genererer en 50 Hz sinus på indgangen, forstærker op til 230V AC, og sender det ud på nettet efter filtrering? Hvad med galvanisk adskillelse?

  • 0
  • 0

Du har ret i at 1 bit D/A convertere i princippet minder om en frekvensomformer. Men når du begynder at switche effekter løber du ind i de samme problemer som designere af effekt elektroteknik har arbejdet med i 50 år.

Hej Niels

1 bit D/A kan være en slags PWM (pulsbreddemodulation) - læs om "Magic sinewaves" i det første indlæg.

"Magic sinewaves" laver et sinussignal med færrest mulige effekt skift (mindst mulig tab) - og kan fx udfase overtoner til fx 50 eller 60 Hz fx op til 22. overtone.

Herefter kan et simpelt lavpasfilter fjernes yderligere overtoner billigt.

Angående effektivitet. Da overtonerne er udfaset går denne energi ikke tabt i fx lavpasfilteret.

  • 0
  • 0

Hvad er din mening om de omtalte 'Magic sinewaves'?

De er ikke magiske, det er relativt simpelt at udlede deres existens fra Fouriers række.

Der er mindst tre problemer som gør dem ubrugelige i praksis.

For det første taler hans teori kun om spændinger. Så snart du kobler en ikke-perfekt-ohmsk belastning på, falder hans teoretiske udregninger fra hinanden, idet de "magiske" punkter nu har forskellig beliggenhed for spænding og strøm.

Det kunne man i noget omfang kompensere for ved at fokusere på effekten, som for "perfekte" capacitive eller induktive belastninger stadig er sinusformet, men i praksis er ingen belastninger så perfekte og derfor er der ingen "magiske" løsninger uden harmoniske.

For det andet er effekt-switche aldrig så linieært perfekte som hans model forudsætter, de flytter sig ganske meget som funktion af både spænding og strøm. Derfor skal der bruges nogle dramatiske real-tids-optimeringer af hans flanker, for hele tiden at holde de harmoniske under kontrol under skiftende belastninger.

Det tredje problem er at det kræver uendeligt hurtige switche. I samme øjeblik man tilføjer en endelig slew-rate i hans formler falder resultatet meget hurtigt fra hinanden.

"Magic sines" er mao. kun interessante i deres oprindelige applikation som tonegenerator.

  • 0
  • 0

Du gør op af et helt forkert træ... Overvej en elbil med en asynkronmotor per hjul...

Opgavebeskrivelsen er tydeligvis rettet imod solar invertere. I en elbil har man andre muligheder:

1) Brug af vandkøling. Ved at vandkøle batteri, effektelektronik, og motorer, kan varmen ledes ind i kabinen på en kold dag.

2) Mindre elektriske filtre Da effektelektronik sidder inde i det samme aluminiums hus som motoren, behøver der ikke filtre (på AC siden) aht. udstrålet elektrisk støj. I stedet skal motor og effektelektronik optimeres samlet, således at man får den ønskede system virknings grad, til den billigste pris.

  • 0
  • 0

For det andet er effekt-switche aldrig så linieært perfekte som hans model forudsætter, de flytter sig ganske meget som funktion af både spænding og strøm. Derfor skal der bruges nogle dramatiske real-tids-optimeringer af hans flanker, for hele tiden at holde de harmoniske under kontrol under skiftende belastninger.

Det tredje problem er at det kræver uendeligt hurtige switche. I samme øjeblik man tilføjer en endelig slew-rate i hans formler falder resultatet meget hurtigt fra hinanden.

Hej Poul-Henning

Nogen forbedring har vel også ret.

-

Den 22. overtone til 50Hz er 1100Hz.

Lad os antage at du vil have ca. 0,1% nøjagtighed på en 1000Hz sinusbølge (1 mSek) svarer det til 1uSek.

SiCFET C2M0160120D har (ved 800V, 10A, Vgs=-5/+20V): * turn-on-delay 7 nSek * fall-time 7 nSek * turn-of-delay 13 nSek * Rise-time 12 nS

Så de to nævnte kritikpunkter passer ikke, med de rette valgte komponenter.

  • 0
  • 0

Det kunne man i noget omfang kompensere for ved at fokusere på effekten, som for "perfekte" capacitive eller induktive belastninger stadig er sinusformet, men i praksis er ingen belastninger så perfekte og derfor er der ingen "magiske" løsninger uden harmoniske.

Hej Poul-Henning

Jeg tror ikke Googles test er med ulineare belastninger.

Dog skriver de at power factor kan være mellem 0,7-1.

Dvs vekselretteren skal kunne tåle et interval fra kapacitiv+modstand ... ren modstand ... induktiv+modstand belastninger.

  • 0
  • 0

Google skriver: https://www.littleboxchallenge.com/#details "Must have a total harmonic distortion + noise on both voltage and current of < 5%"

Så kan Google ikke tillade sig at anvende fx ulinear belastninger, som giver mere end 5% forvrængning.

Faktisk bliver Googles belastnings mulige forvrængning nødt til at være betydeligt lavere end 5% for, at der er plads til vekselretterens egenforvrængning - og den må jo være op til 5%.

  • 0
  • 0

En million dollar er vist intet imod hvad selve produktet kan indbringe hvis det laves.

Spørgsmålet er om ikke alle disse energiteknologier står og venter på et gennembrud i superlederteknologier. En ting er konverteringen! Energitransport over store afstande vil også blive muligt med superledere, og f.eks. kunne transportere solenergi fra Sahara til Europa, eller måske endda til Kina og USA, og ligeledes den modsatte vej.

  • 0
  • 0

I moderne konvertere indkobles transistorerne når spændingen er ca. 0V over dem. Der bruges resonans indkobling og planar trafoer, i nyere typer strømforsyninger.

Jeg er ikke i tvivl om at det har mange fordele, idet at switch tab er meget mindre.

Når jeg googler det så er der mange universitet afhandlinger omkring dette, specielt i DC/DC applikationer ved mindre effekter.

Det virker ikke som om der er færdige produkter i kW klassen, som f.eks anvender ZVS Quasi Resonant i DC/AC convertere.

TI http://www.ti.com/lit/an/sprabr6/sprabr6.pdf har en application report på en MPPT tracker, men det er kun en DC/DC converter.

Desuden kræver resonans convertere vel mere 'magnetics' sammenlignet med hard-switching hvilket gør det svære at implementere en 2kVA DC/AC converter i lidt under en liter.

  • 0
  • 0

For det andet er effekt-switche aldrig så linieært perfekte som hans model forudsætter, de flytter sig ganske meget som funktion af både spænding og strøm. Derfor skal der bruges nogle dramatiske real-tids-optimeringer af hans flanker, for hele tiden at holde de harmoniske under kontrol under skiftende belastninger.

Det tredje problem er at det kræver uendeligt hurtige switche. I samme øjeblik man tilføjer en endelig slew-rate i hans formler falder resultatet meget hurtigt fra hinanden.

Hej PHK

Bemærk at følgende anvender PWM - ikke "Magic Sinewaves", men det kan indikere, at "Magic Sinewaves" virker og er robust:

John N. Chiasson, Leon M. Tolbert, Keith J. McKenzie, Zhong Du, "A Complete Solution to the Harmonic Elimination Problem," IEEE Transactions on Power Electronics, March 2004, vol. 19, no. 2, pp. 491-499. www.ece.utk.edu/~tolbert/publications/apec... Backup: https://web.archive.org/web/20060830162549... Citat: "... V. Experimental Results ... The time resolution (the precision for the time at which is turned on or off) was chosen to be no larger than 1/1000 of an electrical cycle. [] Experiments were performed for several values of the parameter m, and as seen in the following figures, each was consistant with predicted results given in Figures 7 and 8. ... VI. Conclusions It has been shown how the complete solution to the harmonic elimination problem can be found using the theory of resultants from elimination theory. The solution is complete in the sense that any and all solutions were found. Experimental work was presented to corroborate the developed theory. ..."

Fra: http://web.eecs.utk.edu/~tolbert/pubs.html Backup: https://web.archive.org/web/20131118102514...

  • 0
  • 0

Flerniveau vekselrettere (eng. Multilevel Inverters) og overtone udfasning/eliminering:

F. Filho, L. M. Tolbert, B. Ozpineci, Y. Cao, "Real Time Selective Harmonic Minimization for Multilevel Inverters Connected to Solar Panels Using Artificial Neural Network Angle Generation," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 47, no. 5, Sept.-Oct. 2011, pp. 2117-2124: http://web.eecs.utk.edu/~tolbert/publicati... Citat: "... This work approximates the selective harmonic elimination problem using artificial neural networks (ANNs) to generate the switching angles in an 11-level full-bridge cascade inverter powered by five varying dc input sources. Each of the five full bridges of the cascade inverter was connected to a separate 195-W solar panel. The angles were chosen such that the fundamental was kept constant and the low-order harmonics were minimized or eliminated. ..."

John N. Chiasson, Leon M. Tolbert, Keith J. McKenzie, Zhong Du, "A Unified Approach to Solving the Harmonic Elimination Equations in Multilevel Converters," IEEE Transactions on Power Electronics, March 2004, vol. 19, no. 2, pp. 478-490. http://web.eecs.utk.edu/~tolbert/publicati... Citat: "... Here it is shown that, by considering all possible switching schemes, one can extend the lower range of modulation indices for which such switching angles exist. A unified approach is presented to solve the harmonic elimination equations for all of the various switching schemes. ..."

  • 0
  • 0

for 13 timer siden. Jeg er gammel og behøver søvn, så derfor først nu.

Hvis jeg lige må repetere et par synspunkter: Allerførst er det effektswitchene, der er det store problem med lange switchtider og tilsvarende tab, da de under switchning ikke er helt on eller off. Det er efter min mening, nærmest en fysisk grænse vi er oppe imod, hvad enten vi benytter fet'er eller igbt'er. Det er også relativt store tab i kredsløbene, der styrer dem. Det tager simpelthen en vis tid at rydde en gate for ladning. Der kan da være sket store fremskridt, som jeg ikke længere kender til (pensionist i fem år), men jeg betvivler det. Clock frekvensen på mine PC'er er heller ikke steget væsentligt de sidste 10 år. Det er tildels samme problem.

Når jeg nu har leget med oversamplede konvetere, så er det fordi idéen er ligetil, og fordi den basale designidé løser en række optimeringer automatisk. Ikke, at man kan lave noget, man ikke kan på anden måde.

Idéen med oversampling er, at man for hver gang samplingsfrekvensen fordobles, forøger opløsningen med ½ bit. Det er let at indse, at den metode er helt ubrugelig uden noiseshaping, der kan presse støjen ud, hvor den lettest filtreres bort. I et tilfælde, hvor man vil lave DC til 50 Hz bør samplefrekvensen højst være omkring 1 kHz. For høj frekvens øger switchtabene. For lav frekvens giver for store "jernkerner".

Så helt overordnet tror jeg, at der er tale om en opgave, som alle VLT-designere kan løse nær optimalt i dag. Det, der vil blive det afgørende, er hvor godt det hele kan stables sammen, så det stadig kan svede tabene af. Et par kVA i en labtop burde være absolut opnåeligt. Men konkurrencen stiler selvfølgelig mod at gøre det bedst muligt. Her skal nok nogle gamle rotter med friske idéer på banen. Der er utrolig meget know-how i en opgave som denne.

  • 0
  • 0

Man tager en bygning og sætter x antal m2 selceller op på taget. Min fætters nuværende vekselretter fyldet som en stort PC, men så kommer der plads til kablingen. Plads så man kan betjene den. Jeg kan ikke rigtig se formålet med lave converterne mindre, ud over det ser fancy ud.

  • 0
  • 0

En en-faset inverter på kun 2kVA / liter kan enhver (indenfor faget) med et magert budget og standard komponenter kunne lave uden problemer.

Der er ingen tvivl i min verden om at det er effekttabene, der er det vigtigste her, da man kun har 30 graders temperatur forskel at gøre godt med og at overfladearealet er en konkurrenceparameter. Jeg synes det er lidt uklart om man må bruge en blæser (og i fald man måtte, kunne det have været rart med et krav til hørbar støj).

Hvis vi kikker på vores 3 fasede UPS'er, så ligger 10 år gamle design på små 500 W/liter. MEN det er for en trefaset ensretning, vekselretning og så lige en lader på 20% af anlæggets nominelle effekt. Så hvis for nemheds skyld kalder det 6 konverteringer, så giver det omkring 3 kW/liter. Effektivitetsmæssigt, ligger sådan en fætter på cirka 98% for vekselretteren alene. Nyere designs ligger nærmere 4 - 5 kW/liter og så er folk ikke engang begyndt med SiC eller GaN komponenter. Jeg ved godt der en nogle "stordrift" fordele når vi taler 3 fasede kontra 1 fasede anlæg, men næppe mere en en faktor 2. Switch frekvenserne ligger (normalt), så tabene ved fuld last er delt ligeligt mellem lede- og switchtab. Det der typisk fylder er filtre og DC lytter, derfor må ethvert design starte med at minimere dem (imho). Dette kan opnås ved at bruge gode kernematerialer og høje switchfrekvenser. Vil tro at en vinder vil switche med mere end 50kHz. I den nedre del af dette område, kan selv standard switche være med.

I store datacentre tales der en del tale om at gå over til en DC distribution. I dette miljø ville små 2kVA invertere kunne supportere laste, det ikke kan køre på DC, men er afhængige af en AC. 450VDC er en meget normal DC mellemkredsspænding, da peak spændingen i en amerikansk 3x480VAC installation er 392V.

Da elektrolytter fylder og gerne skal side lidt køligt, ville jeg prøve at eliminere dem i designet. Dette taler igen for at gå op i switch frekvens og under alle omstændigheder at udnytte hele input rippel området, for at minimere behovet for internt energi lager.

En af de ting man slipper for i denne konkurrence er krav om at man skal overholde relevante UL standarder - en ikke uvæsentlig lettelse :)

Mht. temperaturen, så er det et krav om maksimum 30 grader fra kassen til omgivelserne (kræver man åbner PDF dokumentet med kravene).

Men en spændende udfordring under alle omstændigheder. Kunne dog godt have brugt et krav om at komponenter skulle være kommercielt tilgængelige, da det ville stille "modstanderne" mere lige.

  • 0
  • 0

Hej Lars

Du har ret i at båndpasfiltret bliver en tung affære.

Hvad man vælger må afhænge af en totalovervejelse. Hvis det lykkes at sende støjen helt op i den høje ende, og eventuelt vælge en højere samplingsfrekvens (switchfrekvens), så vil et lavpasfilter med så høj grænsefrekvens som muligt, være det rigtige valg. Det kan kræve noget mere af noise-shaperen, men det er under alle forhold bare en smule software.

  • 0
  • 0

Til Lars og PHK.

Jeg har ikke hørt om dem før nu, og har først lige skimmet en artikel om dem. Jeg tror, at det bliver meget langhåret at gå ind i en diskussion af, hvorledes man kvæler harmoniske bedst og billigst muligt. Jeg skal først have læst på lektien, og så vender jeg tilbage, hvis jeg kan sige noget fornuftigt.

  • 0
  • 0

Jeg synes det er lidt uklart om man må bruge en blæser ...

Det bliver vist nødvendigt, hvis man skal af med 5% af 2000 Watt, altså 100 Watt. ;-)

Magic Sinewaves, Sjøstrøm

Hvis der er nogen der kan gennemskue den artikel, så må det vist være dig, :-)

..kan enhver (indenfor faget) med et magert budget og standard komponenter kunne lave uden problemer.

Det bliver spændende at se om der er nogen danske grupper der melder sig til :-)

  • 0
  • 0

Hvis jeg lige må repetere et par synspunkter: Allerførst er det effektswitchene, der er det store problem med lange switchtider og tilsvarende tab, da de under switchning ikke er helt on eller off. Det er efter min mening, nærmest en fysisk grænse vi er oppe imod, hvad enten vi benytter fet'er eller igbt'er. Det er også relativt store tab i kredsløbene, der styrer dem. Det tager simpelthen en vis tid at rydde en gate for ladning.

Hej Svend-Olof

Det kan ordnes med kaskodekoblinger - lidt historisk:

May 11, 2006, The cascode circuit: http://www.edn.com/electronics-blogs/desig... Citat: "... So, when did the cascode circuit originate? I first encountered it in an early 1950s-vintage TV receiver's TV tuner, where a cascode-connected 6BQ7 dual-triode RF amplifier provided better fringe-area reception than a 6J6 or 6AK5. ... A later article (Reference 2) claims invention by the authors in MIT's Radiation Laboratory in 1944 and a somewhat similar circuit published in 1941 (Reference 3). My hunch is that an unsung experimenter stumbled across the circuit in the 1930s but never published the design. Good circuits have a way of getting rediscovered. ..."

DESIGN NOTE A 500 V nanosecond pulse generator using cascode-connected power MOSFETS: http://cmosedu.com/jbaker/papers/1992/MST3... Citat: "... Received 17 February 1992, accepted for publication 5 May 1992 Abstract. Cascode connection of power MOSFETS is described and used to generate variable width 500 V (10 A) pulses with 2 ns rise times and 8 ns fall times. ... The basic idea behind this cascode connection is to reduce the input capacitance which must be driven. This is accomplished by (1) using and driving a lower break-down voltage FET, and thus lower input capacitance, and (2) eliminating the Miller effect. ... The main cause of failure in power MOSFETS is perforation of the gate source silicon dioxide layer. This failure occurs when the gate source potential exceeds the manufacturer's specification (typically ±20 V). For the circuit shown in figure 1 the drain of Ml should always be at a potential of less than or equal to 40 V. ..."

5kV/200ns Pulsed Power Switch based on a SiC-JFET Super Cascode: http://www.hpe.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpu... Citat: "... V. CONCLUSION In this paper the basic operating principle of a Super Cascode based on 1.5kV SiC JFETs and a low voltage Si-MOSFET is presented. There, also the requirement for additional gate-source resistors/capacitors for guaranteeing a stable voltage distribution and damping internal oscillations is explained. For evaluating the switching performance of the Super Cascode measurements for resistive load with a pulse voltage of 5kV and a load current of 5A have been performed. The rise time of the switch voltage is 200ns, which is caused by the relatively low load current charging the parasitic capacitors. The 90%-10% fall time is 190ns determined by internal RC charging processes. Means to decrease the fall time are part of the ongoing research. For comparison also measurements for a 4.5kV IGBT with a low inductive package are presented. With the IGBT the rise time is 41ns and the fall time 126ns. However, it takes approximately 400ns until the IGBT is fully turned on and the conductivity modulation is finished. Compared to the IGBT the turn off losses of the JFET are very low (ZVS switching) due the tail current. ..."

-

Har nogle interessante komponentvalg:

SSJHB12R085-1 Half Bridge Cascode Demo Board http://www.mev-elektronik.com/data/produkt... Citat: "...Basic Cascode Schematic..."

Ligner?: http://www.digikey.dk/product-detail/en/FO... http://www.fairchildsemi.com/ds/FO/FOD3184...

-

Silicon Carbide (SiC) JFETs: http://www.micross.com/bare-die-SiC-discre... Citat: "... Normally-off JFET wafers are in development and also made to custom order. * 1200V, 50mΩ, Normally Off (release 2013) ..."

SiC J-FET (helt on @ 3 Vgs): http://www.micross.com/pdf/ASJE1700R550.pdf

-

May 14, 2012, Cascode Configured GaN Switch Enables Faster Switching Frequencies And Lower Losses: http://electronicdesign.com/power/cascode-...

September 01, 2005, Cascode MOSFET increases boost regulator's input- and output-voltage ranges: http://www.edn.com/design/power-management...

-

Hvordan dælen kan kaskodekoblingen patenteres i 2001-2002:

Composite mosfet cascode switches for power converters: http://www.google.com/patents/US6483369

  • 0
  • 0

"Jeg synes det er lidt uklart om man må bruge en blæser ..." Det bliver vist nødvendigt, hvis man skal af med 5% af 2000 Watt, altså 100 Watt. ;-)

Præcis derfor jeg skriver som det første i mit tidligere indlæg at effekttabene er det vigtigste, fordi 1% af 2000W kun er 20W og så begynder det at være muligt med de 30 graders deltaT. Hvis der ikke er hensyntagen til prisen, så er 99% effektivitet absolut en mulighed. Jeg vil tro at alle, der ikke kan se 97.5% som en opnåelig effektivitet, bare kan spare sig ulejligheden. Når man har fundet det bedste man kan lave, så skal der ses på køleplader og overfladearealer - så er kassen givet. Resten er så "bare" at placere komponenterne i kassen. Jeg sidder og kikker på min laptops strømforsyning og et volumen der er 2 gange det vil jeg anse for værende stort nok (strømforsyningen måler 150 x 25 x 75 mm). Da vi ønsker så stor overflade som muligt, må den nødvendigvis skulle være så flad som muligt. Hvis vi antager en kasse på 150x150x25 mm, så resulterer det i en overflade på 600 cm^2, eller stort set som et A4 ark. Det giver så 33 mW/cm^3 for hvert procentpoint i tab. Det lyder absolut som et håndterbart tab. De ca. 3500W/l lyder også som et opnåeligt mål. Så skal man blot finde en passende sølvklods som man kan fræse kassen ud af :) Det kan måske endda være en god ide ikke at lave den termiske kontakt til kassen for god for de varmeste komponenter, da det vil modvirke hotspots på ydersiden af kassen.

Magic Sines. Dem har jeg ikke bidt mærke i før - det betyder på ingen måde at de ikke kan det der beskrives. Som jeg læser det, så er switch frekvens og udgangsfrekvens hårdt bundet sammen. Det ville være ok for en stand-alone ting som denne inverter, men ikke brugbart i vores verden, da det ville betyde at vi skulle modulere vores switch frekvens til nettets frekvens og det ville nok give andre problemer mht. digitale filtre, og underlige resonanser og stødfrekvenser. Desuden kunne en EMC godkendelse blive en interessant opgave, da den ville afhænge af dagens netfrekvens. Normalt ser vi ikke de store problemer med harmoniske og har normalt ikke de store problemer med at holde THDI og V nede under 3%, hvilket er markedsspec'en (for UPS'er) for tiden.

  • 0
  • 0

At kravene foreskriver, at der kun må være 3 Volt ripple på indgangen, som fødes gennem en 10 Ohms modstand. Det havde jeg egentlig i første omgang kun tænkt i forhold til switch frekvensen. Men det slog mig nu at det i praksis indebærer at indgangen skal trække en konstant strøm på lidt under 5 Ampere ved 450 Volt. Derfor skal inverteren selv stå for at udglatte 60/120 Hz fluktuationer, især i spidserne af sinuskurven, hvor der skal leveres 12.4 Ampere. Uden jeg har regnet det helt igennem betyder det at der skal gøres plads til en kondensator på noget der ligner 800 uF 450 Volt inden i den meget lille kasse. Det vil fylde ca. 1/3 af plads budgettet.

Så en lille ekstra udfordring til projektet :-) Men det havde i andre vel indset for længst ^_^

  • 0
  • 0

OK 3% det hjælper da en lille smule, selvom det er ikke er meget. Det kan være vi kommer ned på 750 uF :-D Et andet problem i den relation er, at indgangstrinet nu skal have regulering, så man kan trække konstant strøm, uanset udgangsspændingen fluktuerer. det fylder alt sammen...

  • 0
  • 0

Som jeg læser det, så er switch frekvens og udgangsfrekvens hårdt bundet sammen.

Hej Martin

Du har et separat SMPS, som laver 420VDC til fx 310VDC. Den kan have en vilkårlig frekvens.

-

Udgangstrinnet er en halv eller helbro som skifter med "magic sine" flanker.

Om du vil have 50Hz eller 60Hz bestemmes i dimsen som leverer signaler til halv eller helbroen.

-

Hvis du vil lave en nettilkoblet vekselretter, er det en anden sag. Dog mener jeg stadig at "magic sinewave" kan anvendes - der skiftes blot AC-strøm som den foregående SMPS leverer?

Man laver vist en slags AC-styret-strømgenerator, som passer med netfrekvensen - og måler løbende spænding og frekvens. Går de udenfor grænserne (incl. underspænding!), skal der lukkes ned for den nettilkoblede vekselretter.

  • 0
  • 0

Uden jeg har regnet det helt igennem betyder det at der skal gøres plads til en kondensator på noget der ligner 800 uF 450 Volt inden i den meget lille kasse. Det vil fylde ca. 1/3 af plads budgettet.

Snydepelsen anvender følgende fastmonterede kabler med indbygget "gammel strøm". Den smarte anvender al resterende intern plads til dette bufferkabel (superkondensator i metermål - hvor mange Farad vil du have?):

.10. jun 2014, Her er det elektriske kabel med egen energiforsyning. En kobberledning omgivet af en superkondensator kan både overføre og lagre energi. http://ing.dk/artikel/her-er-det-elektrisk...

University of Central Florida. (2014, June 2). Breakthrough in energy storage: Electrical cables that can store energy. ScienceDaily: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/... Citat: "...In other words, Thomas and his team created a supercapacitor on the outside of the copper wire. Supercapcitors store powerful energy, like that needed to start a vehicle or heavy-construction equipment..."

  • 0
  • 0

Snydepelsen anvender følgende fastmonterede kabler med indbygget "gammel strøm". ... En kobberledning omgivet af en superkondensator kan både overføre og lagre energi.

Så mangler vi bare a udvikle en superkondensator til 450 V :-)

Det er helt urealistisk, og kablerne bliver alt for dyre og store i forhold til den tilsvarende kapacitet som diskrete kondensatorer.

Når man laver et sådant kabel, skaber man en transmissionslinie med meget lav og ohmsk impedans på Z0 = sqrt(L/C). Det kan give nogle ganske "sjove" egenskaber med bl.a. fordobling af spændingen på udgangen i tilfælde af momentan indkobling, hvis kablet er uafsluttet (den reflekterede bølge er altid den bølge, der skal påtrykkes for at opfylde grænsebetingelserne, som her er I=0 pga. den manglende afslutning). Da kablets impedans over for momentane belastningsændriger ikke er næsten 0 som for en kondensator, men Z0, betyder det, at kablet begynder at ringe voldsomt, når switchtransistorerne arbejder.

Jeg har excelleret ganske meget i dette i forbindelse med et 20 V DC net til fremtidens hus, hvor nettet netop virker som en transmissionslinie. Hvis man skal undgå store, dyre kondensatorer i forbindelse med f.eks. dæmpbar LED belysning, skal den gennemsnitlige LED- eller belastningsstrøm blændes langsomt ind og ud over flere ms. Derfor benytter jeg f.eks. pulskodemodulation (PCM) og digital filtrering til LED dimming i stedet for traditionel pulsbreddemodulation (PWM), som ville tænde og slukke momentant for strømmen ca. 400 gange pr. sekund (200 Hz) og dermed få nettet til at ringe, hvis man ikke afkoblede med en stor "korkprop".

  • 0
  • 0

Dr. Slobodan Cuk's Cuk-konverter:

Se Del 3; diagram side 7 (udledes side 3 figur 5a-c) med RB-IGBT (kan udskiftes til SiCFET ved DC ind). Og så er det i virkeligheden blot en isoleret Cuk-converter. Transformatoren skal IKKE have gab, da den er AC-koblet via de to kondensatorer:

Del 3: Oct 1, 2010, Single-Stage Isolated Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor: http://powerelectronics.com/regulators/sin... http://powerelectronics.com/site-files/pow...

Se også:

Patenterne er udløbet på de oprindelige Cuk-konvertere: https://da.wikipedia.org/wiki/%C4%86uk-kon...

How to Design the Transformer in a Cuk Converter: http://www.boostbuck.com/IsolationoftheCuk...

-

Del 1: Jul 1, 2010, True Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor: http://powerelectronics.com/power-manageme...

Del 2: Aug 1, 2010, True Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor: Part 2: http://powerelectronics.com/regulators/tru... http://powerelectronics.com/site-files/pow...

VIP - med diagram: Del 3: Oct 1, 2010, Single-Stage Isolated Bridgeless PFC Converter Achieves Over 98% Efficiency, 0.999 Power Factor: http://powerelectronics.com/regulators/sin... http://powerelectronics.com/site-files/pow...

-

http://www.google.dk/search?q=RB-IGBT

Application Characteristics of an Experimental RB-IGBT (Reverse Blocking IGBT) Module: http://www.pwrx.com/pwrx/app/04ias42p4.PDF

A High Efficiency Indirect Matrix Converter Utilizing RB-IGBTs: http://www.pes.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpu...

  • 0
  • 0

Uden jeg har regnet det helt igennem betyder det at der skal gøres plads til en kondensator på noget der ligner 800 uF 450 Volt inden i den meget lille kasse. Det vil fylde ca. 1/3 af plads budgettet.

En mulighed er at lave noget lidt i stil med det klassiske PFC-boost trick, til at flytte energien "på plads" på DC-siden. I det tilfælde vil du kunne lagre energien i en spole, men jeg har ingen ide om det vil fylde mere eller mindre.

  • 0
  • 0

En rimelig stor ferritspole på det halve af inverterens størrelse, kan opbevare noget der ligner 0.05 Joule, men du har brug for noget i retning af 10-15 Joule for at komme igennem en 60 Hz halvperiode.

  • 0
  • 0

En rimelig stor ferritspole på det halve af inverterens størrelse, kan opbevare noget der ligner 0.05 Joule, men du har brug for noget i retning af 10-15 Joule for at komme igennem en 60 Hz halvperiode.

Hvad med at bruge en accumulator til at gemme energi? Den kan gemme masser af energi, også hvis en sky går for solen. De lave frekvenser på 50-60 Hz er indenfor det, som accumulatorer kan håndtere.

Et helt andet problem ved solceller er at belaste dem, så de afgiver mest energi. I praksis kræves en accumulator, således solcellerne kan belastes med den strøm, der afgiver højst energi til accumulatoren, uanset den strøm der aktuelt bruges.

  • 0
  • 0

Jeg synes det er lidt uklart om man må bruge en blæser (og i fald man måtte, kunne det have været rart med et krav til hørbar støj).

Man må blæse alt det man vil (som jeg læser det); men udblæsningsluften må heller ikke overstige 60 grader. Inverteren skal dog overholde 95% effektivitet ved fuld load, hvilket begrænser blæserens forbrug.

En af de ting man slipper for i denne konkurrence er krav om at man skal overholde relevante UL standarder - en ikke uvæsentlig lettelse :)

Man skal dog overholde FCC Part 15 B.

Bemærk at alt andet end inverteren er flydende, hvorfor man har mulighed for at switche direkte på indgangen - man kan evt. bruge dette til at flytte ripplen væk fra 120 Hz? Der er ikke et egentlig krav om størrelsen af ripple, ved andre frekvenser end 120 Hz.

Som jeg læser det, har Google bl.a. lavet størrelseskravene for at undgå store kondensatorer (og spoler) i designet, fordi disse normalt har dårlig levetid!

Det er intentionen at kassens størrelse, temperaturkravene og effektiviteten skal resultere i lang levetid!

Der er allerede rigtig mange links i tråden - er nogen af disse et konkret forslag til løsning (Glenn)?

  • 0
  • 0

Selvom man skulle have held til at lave en inverter, der overholder alle krav, er man ikke garanteret at vinde.

Man skal selv betale omkostningerne ved at rejse til USA, og omkostningerne ved at få inverteren ind i landet (hvilket måske ikke er helt enkelt)

Man skal selv tilslutte inverteren og være med ved testen.

Dommerne vælger det bedste design og lur mig, om den ikke vil være udviklet af et amerikansk hold.

Ved deltagelsen fraskriver man sig retten til designet!

  • 0
  • 0

The winning inverter will be the unit which achieves the highest power density, i.e. fits in the smallest rectangular enclosure, while meeting the following specifications under testing for 100 hours. A panel of judges will determine which inverters have met the specifications (e.g. if any deviations are substantial enough to warrant a disqualification) and may request further testing at their discretion based on the data gathered. In the event of a tie on volume, efficiency will be used to determine the grand prize winner.

  • 0
  • 0

Hvis du vil lave en nettilkoblet vekselretter, er det en anden sag. Dog mener jeg stadig at "magic sinewave" kan anvendes - der skiftes blot AC-strøm som den foregående SMPS leverer?

Man laver vist en slags AC-styret-strømgenerator, som passer med netfrekvensen - og måler løbende spænding og frekvens. Går de udenfor grænserne (incl. underspænding!), skal der lukkes ned for den nettilkoblede vekselretter.

Kilde på at man anvender en AC-strømgenerator til elnettilkoblede vekselrettere (og lidt om MPPT):

Jul 1, 2008 Inverter Design Shines in Photovoltaic Systems | Renewable Energy Applications http://powerelectronics.com/power_systems/... PDF: http://powerelectronics.com/site-files/pow... Citat: "... The immittance converter theory, which is a variation of the impedance-admittance converter, has been analyzed in detail in several papers. A novel topology is being proposed for a current-source grid-connected inverter based on the immittance converter theory. [] Compared with the traditional current-source inverter that employs power- frequency inductors and transformers, the proposed topology uses high-frequency inductors and transformers, resulting in a small-volume, low-cost system with low THD and high PF. The new topology employs a disturbance observer derived by monitoring the PV cell output voltage and cycle- by-cycle current to determine the output power. By analyz- ing the disturbance, the injection direction can easily be obtained. By estimating the output power, the disturbance injection direction can be determined, which can achieve the maximum power point tracking (MPPT). This method is the traditional MPPT solution, which provides a quick response. However, its disadvantages are more components and higher costs. ..."

  • 0
  • 0

Hvorfor SiC-dioder ved høje output-spændinger?:

Se side pdf-side 6 figur 7:

Mar 1, 2003, SiC Schottky Diodes Improve Boost Converter Performance. SiC Schottky diodes dramatically reduce the importance of switching frequency, making it possible to find a new optimum in boost converter design with simultaneous reduction of the system's size and power loss. http://powerelectronics.com/content/sic-sc... http://powerelectronics.com/site-files/pow... http://powerelectronics.com/mag/March%2020... Citat: "... As shown in Fig. 7, the power loss of SiC Schottky diodes is the least frequency-dependent, due to the low switching power losses. SiC Schottky diodes therefore enable designers to go to higher switching frequencies. An SiC Schottky diode operating at greater than 300 kHz can replace an ultra-fast silicon diode at 70 kHz, or two serial 300V silicon diodes at 120 kHz, without an increase in semiconductor power loss. The heatsink can remain the same. Alternatively, going from 70 kHz with an ultra-fast silicon diode to 140 kHz with an SiC Schottky diode allows a reduction in the size of the heatsink and the PFC choke. ..."

  • 0
  • 0

Hvordan sammenlignes switches - uanset om det er Si-MOSFET, GaN-MOSFET, SiC-MOSFET og kaskodekoblinger?:

Sep 1, 2010, eGaN(tm)-Silicon Power Shoot-Out: Part 1 Comparing Figure of Merit (FOM). FOM (Figure-of-Merit) is a useful method to compare power devices and has been used by MOSFET manufacturers to show both generational improvements and competitive devices: http://powerelectronics.com/discrete-power... http://powerelectronics.com/site-files/pow... http://powerelectronics.com/images/Galiumn... Citat: "... Fig. 2 Rds(on) vs. QGD for different power transistors ... * For comparison, some original 100V devices from around the start of the MOSFET revolution (circa~1980) are also included. These show that during the past 30 years of MOSFET improvement, the switching FOM has gone down by a factor of 40! However, as silicon is starting to approach its theoretical limits it seems unlikely that the next 30 years will see a further 40X improvement. * In contrast though, it does seem likely that eGaN transistors will have a 40 times mprovement in an even smaller amount of time. With 200V devices already having similar FOMs as the best 100V silicon available today, this is a very exciting prospect indeed! ... At high bias, however, COSS does not drop away as quickly as with silicon. Overall, the total QOSS losses are much lower than comparable silicon as evident when plotting QOSS vs. voltage for the same devices as in Fig. 6. ..."

Jul. 3, 2013, eGaN FET – Silicon Power Shoot Out: A Retrospective. When a new technology is introduced, it is not reasonable to think that engineers will intuitively know how to effectively and efficiently take advantage of the performance enhancements that the new technology offers – there is always a learning curve. This is being borne out in the case of the rapidly emerging technology of high performance gallium nitride transistors. http://powerelectronics.com/gan-transistor... Citat: "... The initial article, “Figures of Merit (FOM),” appearing in September 2010, defines several measurements that can be used to compare power devices. ... Applying the lessons learned in the first installment, the second part showed that connecting two eGaN FETs in parallel can yield converter performance on par with single device equivalents and provide results far better than can be achieved with state-of-the-art silicon MOSFETs. ..."

  • 0
  • 0

Formentlig er switch-tabene i halvbro/helbro lave ved "Magic sinewaves", da switch-frekvensen er "lav".

Hvis der er noget signifikant at hente via shoot-through-protection eller for høj dead-time, kan der ses på følgende:

-

Ønskede halvbro driver egenskaber:

  • predictive dead-time (helst) - eller adaptive dead-time

  • Mål: Shoot-through-protection - og for høj dead-time eliminering

  • Fx 600V - eller mere - mellem high-side og low-side driver

En sådan integreret driver kan pt ikke findes - kan det laves med diskrete komponenter?

Beskrivelser og eksempel kredse:

Mar 31, 2014, 85-V Half Bridge MOSFET Driver Has Adaptive Dead Time, Shoot-Through Protection: http://powerelectronics.com/pmics/85-v-hal... Citat: "... The Adaptive-Dead-Time circuitry actively monitors the Half Bridge to minimize the time between high and low side MOSFET transitions, which maximizes power efficiency. Anti-Shoot-Through circuitry prevents erroneous inputs and noise from turning both MOSFETs on at the same time. ..."

May 1, 2003, Predictive Control Maximizes Synchronous Rectifier Efficiency. Using synchronous rectification, optimal components, and a few design tricks, you've reached your goal of, say, 91% power converter efficiency. Not bad, but what if you could gain 4% additional efficiency with little to no added design complexity. http://powerelectronics.com/content/predic... Citat: "... Predictive Gate Drive(TM) technology is an innovative digital control-driven technique that optimizes MOSFET turn-on and turn-off delays in synchronous rectifiers. It uses a closed-loop feedback system to detect body-diode conduction and continuously adjusts dead-time delays to minimize the conduction time interval. It's a precision-controlled, cross-conduction algorithm that virtually eliminates body-diode conduction and associated losses, while actively compensating for temperature variations, load-dependent delays and different MOSFET loads. Depending on operating frequency and output voltage, the Predictive Gate Drive(TM) control method can improve overall converter efficiency 2% to 4%, and the MOSFET power dissipation by 20% to 40% over currently available drive techniques. ... Previous and Current Technologies ..."

ucc27221: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc27221.pdf Citat: "... The main advantage of the adaptive technique is the on-the-fly delay adjustment for different MOSFETs and temperature-variable time delays. The disadvantages include the body-diode conduction time intervals caused by delays in the cross-coupling loops and the inability to compensate for the delay to charge the MOSFET gates to the threshold levels. ... adaptive vs. predictive waveforms ... efficiency comparison ..."

LM5104 High Voltage Half-Bridge Gate Driver with Adaptive Delay: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5104.pdf Citat: "... ADAPTIVE SHOOT-THROUGH PROTECTION ... LM5104 is a high voltage, high speed dual output driver designed to drive top and bottom MOSFET’s connected in synchronous buck or half-bridge configuration, from one externally provided PWM signal. LM5104 features adaptive delay to prevent shoot-through current through top and bottom MOSFETs during switching transitions. ..."

  • 0
  • 0

"Det bliver spændende at se om der er nogen danske grupper der melder sig til :-)"

Lidt "teknisk fodbold" kan være godt, specielt for 'os' net-nørder - og mulighed for lidt revanche nu da Danmark ikke var med til VM2014, (Tyskerne vandt her. http://da.wikipedia.org/wiki/VM_i_fodbold_... ).

De tekniske specifikationer ser ud til at blive uddybet løbende, hvilket måske ikke er specielt heldigt for hurtige hardware designere - omvendt giver det nok google.com muligheden for at sortere mellem 'varm luft' og 'kolde facts' og derefter vælge og vrage mellem designløsninger blandt de tilmeldte hold.

Vinderen bliver forhåbentlig os alle - i form af billigere, bedre og mere stabile invertere. :ø) $1.000.000,00 spørgsmålet er så om det er 'fornuftigt' at følge alle krav til punkt og prikke - f.eks. er galvanisk isolation ikke nødvendigt, læst ud fra "What the inverter needs to do" på https://www.littleboxchallenge.com/# - men nu er der jo engang forskel på et lab/testmiljø og det virkelige liv hvor lægmænd/ukyndige kan komme i nærkontakt med systemet. Her tænker jeg mest på personsikkerhed og myndighedsgodkendelser generelt CE/UL/cUL, hvilket kan tænkes at være parametre dommerne lægger vægt på ;')

Syntetisering af signaler er ikke noget nyt, og bliver brugt i vid udstrækning i dagens Danmark. Know-how, som det også er nævnt længere oppe i tråden, kan derfor være en absolut nødvendighed for at lave et fornuftigt indlæg og en løsning der har nogenlunde chancer - hvis "vi/nogle herhjemmefra" beslutter at stille op.

Efter at have designet et par switch-mode-strømforsyninger, og set forskellige designs - alle næsten baseret på de samme teknikker (Buck/Boost/Fly-back), tænker jeg om der er nogle der benytter flanke-regulering, og forskellige udgangs/switch spændinger samt frekvenser. (R-2R netværk ~ Lydkort). I teorien måske umiddelbart nemt, inden virkeligheden så rammer som en mursten. (Dyr/besværlig DSP regulering, GSPS A/D-D/A convertere, alle de nye typer switche (ikke langsomme og tabsgivende bjt/fet's)

Jeg har lavet lidt fortolkning på specifikationerne, og løst/beskrevet hvad jeg mener ovenfor i følgende dokument. (Google-drive, tryk på 'print' hvis opløsningen er for dårlig - så åbnede den pdf dokumentet i fuld udgave - fylder ca. 7MB!) Feedback vil være skønt, specielt når/hvis der skal 'reguleres'... https://drive.google.com/file/d/0B-hAA_pKZ...

En sølv-kasse, fyldt med guld(belagte) komponenter og andre eksotiske grundstoffer.. Det lyder som en lækkerbisken for tyveknægte, så løsningen skal sandsynligvis kunne masseproduceres (dommer_krav??) med hensyn til "fornuftige miljø omkostninger", etc.

  • slut for nu, dog med lidt sci-fi inspiration i enden; Måske kunne Star Trek inspirere til en krystal/mekanik løsning - Lithium er jo allerede benyttet til energiformål, så hvorfor ikke to der arbejder sammen.. Elektrisk og Mekanisk. Hvem tør, Ingeniør? ;ø) http://en.memory-alpha.org/wiki/Dilithium
  • 0
  • 0

Hej Lars og Phk.

Jeg har en del at lave, så derfor først nu. Jeg har nu kigget lidt på de magiske sinusser. Jeg kunne ikke sådan lige finde en teoretisk gennemgang, så I må nøjes med min. I den artikel jeg skimmede, gik man ud fra ¼ periode gentaget således, at der ud af det kommer 50 Hz (hvis det er 50 Hz man ønsker). Hver impuls i det samplede signal kan således betragtes som en samplet udgave af et 50Hz signal, samplet med 100Hz (2 samples pr periode). Hver af impulserne har en bredde, der tænkes fremkommet ved foldning med en firkant.

Spektret af hver af de to impulser (en positiv og negativ), der fremkommer ved samplingen, er en periodisk gentagelse af Dirac-impulser (helt smalle impulser) med en periode på 100Hz, dvs. én ved 50 Hz, én ved 100Hz, én ved 150Hz og så videre derud af. Alle med samme amplitude og med en fase bestemt af beliggenheden af samplingstidspunktet. Når firkanten foldes på, svarer dette til at spektret af signalet multipliceres med en sinc med båndbredde (første nulgennemgang) svarende til 1/b, hvor b er bredden af firkanten (og den er så et helt antal gange switchfrekvensen - ikke de 50 Hz! men switchfrekvensen).

Alle disse signaler med forskellig pulsbredde og fase adderes amplitude korrigeret til det endelige PWM-signal. (Hold kæft, hvor jeg savner en tavle). Opgaven består således i at addere de mange signalkomponenter med forskellig fase, bredde og amplitudekorrigeret, således at et antal harmoniske op til et givet tal bliver nul.

Det er ikke en simpel lineær ligning med et antal ubekendte og lige så mange løsninger, der skal løses, det er jo let nok (hvis en løsning findes), men det er en typisk Chebychev optimering, hvor man indstiller en ripple (lille) ved at skrue på en række parametre: faserne og pulsbredderne Amplitude korrektionen kommer jo til at hænge sammen med fasen af den enkelte komponent.

Det er meget smart fundet på, og især nu, hvor man har computerkraft til at løse opgaven. Som vi kan se, så dukker problemer først op ved høje frekvenser, hvor outputfiltret let løser dem.

Ideeen i den oversamplede D/A-konverter er lidt af den samme. Her løser noise shaperen opgaven uden den helt vilde matematik-gymnastik hos designeren, samtidig med at frekvenstracking ikke skulle blive det helt store problem. Den stiller heller ikke store lagerkrav.

Jeg synes stadig, at det er en løselig opgave med mange spændende designopgaver. Som Lars nævner inputfiltreringen (en stor fed lyt), og hvor det hele set i trefase udgaven, som flere nævner, letter på nogle problemer. Opgaven kræver nytænkning og erfaring, så der burde være noget for alle.

Switch frekvens? Den afhænger som alt andet af alt det andet.

  • 0
  • 0

Tak for dette meget fine svar, Sjøstrøm, jeg skal lige læse det et par gange inden jeg tror jeg helt er med. :-)

  • 0
  • 0

Er det ikke svært at dimensionere, så der er få harmoniske, ved både store og små effekter? Hvis der laves en 1-bit D/A konverter, der dimensioneres til store strømme, så må det resultere i stor støj, og ikke optimalt design for meget lave effekter.

Er muligt at sætte flere systemer sammen, så der håndteres både høj og lav effekt? Og eventuelt derved også reducere støjen ved høj effekt?

Tænkte som eksempel på, om det var muligt at "indstille" induktionen, ved at have flere udgange på D/A konverteren og derved kunne styre udgangens strøm og spænding. Derved kan bruges stor induktion for små effekter, og samtidigt kan induktionen indstilles mere præcis ved store effekter, når både bits til store og små induktioner anvendes i D/A konverteren, og derfor give renere kurveform og reduceret støj.

  • 0
  • 0

Hej Lars

Jeg sagde jo, at jeg savnede en tavle :-)

For yderligere diskussion er du velkommen - du skal bare ringe et par dage i forvejen. Så kan vi snakke om, hvorfor der kun ulige harmoniske - hvorfor det er muligt at sætte harmoniske til præcis nul - noise shaping - switch frekvenser osv.. Du giver en øl og jeg papir og blyant.

Mvh. Olof.

  • 0
  • 0

Jeg sagde jo, at jeg savnede en tavle :-)

Hej Svend-Olof

Tegn på nogle stykker papir og scan det ind. Brug ikke blyant, da det giver en dårlig kontrast. Bare det er rimeligt læseligt er det godt.

png/jpg-filerne kan så deles via fx dropbox via links her.

-

Alternativt kan du lave en (kort?) artikel på dansk wikipedia om "magic sines". Der må også være masser af matematiske formler. Det haves på dansk Wikipedia: https://da.wikipedia.org/wiki/Liouvilles_s...

Filerne/tegningerne lægges op på Wikimedia commons. Her er fx Maxwells ligninger (klik efterfølgende på "oprindelig fil" for at se den): https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ma...

På alle landes Wikipedia (incl. den danske) artikler kan tegningerne/filerne så indlejres via en simpel syntaks - fx: [[Fil:Digital-clock-alarm.jpg|thumb|Her lægges illustrationstekst.]]

  • 0
  • 0

Hej Glenn.

Jeg er blot en udrangeret cirkushest, der står på bagbenene, når pisken smælder. En gammel fagnørd, der ikke kan finde ud af at sige stop. Min tid med noter, foredrag, artikler osv. er heldigvis slut, og aldrig igen skal jeg ind i det cirkus. Alt man skriver skel være ordentligt og rigtigt, og det kræver koncentration på fuld tid - det er ikke noget for pensionister. Så jeg beklager, men ser selvfølgelig gerne en gammel kollega til en hyggelig sludder.

Tak i øvrigt for henvisningen til kaskodekoblingen. Den havde jeg slet ikke tænkt på - for mig var kaskodekoblingen indgangstrinnet til et farve-tv i 60'erne og 70'erne med en PCC88. Alt for at slippe af med den evige Miller-kapacitet. Der er ikke så meget nyt under solen. Som salig hf-designer Høedholt sagde, så er en transistor blot et rør, der trækker gitterstrøm, - og sådan nogle ville han - parantes bemærket - i hvert fald ikke arbejde med.

  • 0
  • 0

PCC88 lever skam stadig, jeg sidder lige nu og udvikler kredsløb med sådan nogen til audio. de spiller herligt! Og de koster forøvrigt en formue i dag, ikke som dengang jeg stod i lære, der var det noget med en ti'er.

Er det stadig Wiibroe der er #1 ? :-)

  • 0
  • 0

PCC88 lever skam stadig, jeg sidder lige nu og udvikler kredsløb med sådan nogen til audio. de spiller herligt! Og de koster forøvrigt en formue i dag, ikke som dengang jeg stod i lære, der var det noget med en ti'er.

Er det stadig Wiibroe der er #1 ? :-)

Hej Lars og Svend-Olof

Hvor kommer alle disse rør fra? De kan da ikke blive ved med at blive solgt som nye (NOS - new old stock)?

Der er godt gang i PCCxxx handlen på ebay: * PCC88: http://www.ebay.com/sch/i.html?_kw=pcc88 ** ECC88: https://www.tubeworld.com/6dj8.htm * e88cc (langlivsudgave af ecc88): http://www.ebay.com/sch/i.html?_kw=e88cc ** datablad: http://www.jj-electronic.com/pdf/E88CC.pdf ** https://www.tubeworld.com/6922.htm * e188cc (langlivsudgave af ecc188): http://www.ebay.com/sch/i.html?_kw=e188cc+... * e288cc (langlivsudgave af ecc288): http://www.ebay.com/sch/i.html?_kw=e288cc

Omfattende audiofil diskussion: 6922 / 6DJ8 / 7308 / PCC88: http://www.upscaleaudio.com/6922/

ECC88 artikel på Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/ECC88

Valvo E288CC: http://vintageaudiotubes.com/?p=1310

  • 0
  • 0

Joh da, men en virkningsgrad på op til 98% burde ikke være umulig. Så med en passende overflade og med blæser/neddykning i koldt vand burde tabet ikke være et problem. Opgaveformuleringen nævnte intet om det.

ORNL's bud:

Oak Ridge National Laboratory. (2014, October 14). Electric vehicle technology packs more punch in smaller package. ScienceDaily: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/... Citat: "... At the core of this development is wide bandgap material made of silicon carbide with qualities superior to standard semiconductor materials. Power inverters convert direct current into the alternating current that powers the vehicle. The Oak Ridge inverter achieves much higher power density with a significant reduction in weight and volume. ... Additive manufacturing helped researchers explore complex geometries, increase power densities, and reduce weight and waste while building ORNL's 30-kilowatt prototype inverter. ... The research group's first prototype, a liquid-cooled all-silicon carbide traction drive inverter, features 50 percent printed parts. Initial evaluations confirmed an efficiency of nearly 99 percent, surpassing DOE's power electronics target and setting the stage for building an inverter using entirely additive manufacturing techniques. ..."

  • 0
  • 0

Hvor simpelt kan man lave en vekselretter?

Her er en én switch vekselretter udgave - men den har udover en switch også to parallelt koblede reverse-blocking-switche tættere på udgangen, der fungerer som aktiv-ensrettere - se diagrammet på side 2:

A Synchronous Single Switch Inverter - Purdue School of: http://www.engr.iupui.edu/~aizadian/index_... Citat: "... Four modes of operation were detected in creation of negative and positive polarity voltages. ... Not only did the bench test work, it lead to the discovery of several other circuits and controllers for high-power inverters with lower switching loss, higher voltage performance and lighter reconfigured circuits.

Therefore, as the number of high frequency switching devices is decreased, the efficiency is increased. For instance, a 90% efficient [H-bro] converter becomes 97.2% efficient. ... CONCLUSION A new power inverter circuit was introduced that required only one high frequency switching transistor. The inverter used a synchronizing structure to change the voltage polarity on demand. Therefore, real time generation of infinite voltage levels was realized. The state space equations demonstrated a forth order system. ..."

Vekselretteren ville være oplagt til solcelle-mikrovekselrettere.

Vekselretteren også anvendes til fx: * børsteløse elmotorer * step-motorer

Bemærk at kredsløbet fint også kan anvendes til at lave (T1 og T2 henviser til diagrammet i artiklen):

  • Positiv jævnstrøm/jævnspænding. T1 anvendes alene til aktiv ensretning (kunne erstattes af diode). T2 ubrugt.

  • Negativ jævnstrøm/jævnspænding. T2 anvendes alene til aktiv ensretning (kunne erstattes af diode). T1 ubrugt.

  • Enhver kurveform signalforstærker med signal fra en passende signalforstærker. (fx trekant, savtak, firkant...) T1 anvendes alene til aktiv ensretning i de positive kurvedele. T2 anvendes alene til aktiv ensretning i de negative kurvedele.

.

Mon den kan anvendes som klasse-D audio effektforstærker i en modificeret udgave?

.

I princippet kunne reverse-blocking-switchene laves med to seriekoblede effekt-MOSFET. De to MOSFETs skal være koblet på en sådan måde, at de to parasitiske substrat dioder er modsatrettede.

-

Den simple vekselretter har ligheder med en omvendt SEPIC.

-

Indiana University. (2012, October 17). New class of power inverter could mean cheaper, faster hybrid vehicles. ScienceDaily: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/... Citat: "... Izadian's invention, the result of a creative reconfiguration of an electrical circuit during a laboratory experiment, would make inverters cheaper, lighter and therefore more efficient than current models. ... For example, unwanted harmonics are greatly reduced with Izadian's invention. ..."

-

Supplerende læsning er her:

Afshin Izadian - udgivelser: http://www.engr.iupui.edu/~aizadian/index_... Hovedside.

-

Mere om aktiv-ensretning:

Active rectification (Synchronous rectification): https://en.wikipedia.org/wiki/Active_recti...

  • 0
  • 0

Som tidligere nævnt har den simple vekselretter ligheder med en omvendt SEPIC.

En SEPICs spoler kan med fordel vikles på samme kerne.

Det kan man formodentlig (utestet!) også gøres for den simple vekselretter; ved enten kun positiv eller negativ output. Hvem kan analysere og formidle konsekvenserne?

Hvad ville konsekvenserne være med både fælleskerne - og positiv eller negativ output?

  • 0
  • 0

Hvor simpelt kan man lave en vekselretter?

Her er en én aktiv switch vekselretter udgave - men den har udover en aktiv switch også to parallelt koblede reverse-blocking-switche (passiv switche) tættere på udgangen, der fungerer som aktiv-ensrettere - se diagrammet på side 2:

De to parallelt koblede reverse-blocking-switche kan erstattes af to seriekoblede effekt MOSFET - design:

T1 serielt forbundet til T2.

T1 er en N-MOSFET med drain "opad" (drain forbundet til L2 og C1).

T2 er en N-MOSFET med drain "nedad" (drain forbundet til nul/stel).

T1 og T2 sources forbundet sammen.

-

Active rectification/aktiv ensretning:

Når positiv output ønskes er T2 tændt. T1 laver active rectification.

Når negativ output ønskes er T1 tændt. T2 laver active rectification.

-

Definition på aktiv switche - og passiv switche (aktiv-ensretning):

http://www.ece.uic.edu/~i445/2011_445_Lect... Citat: "...

  • Active switch: Switch state is controlled exclusively by a third terminal (control terminal).

  • Passive switch: Switch state is controlled by the applied current and/or voltage at terminals 1 and 2.

... Single-quadrant switch: on-state i(t) and off-state v(t) are unipolar. [e.g. diode-like, reverse blocking] ..."

  • 0
  • 0

research.googleblog.com: And the winner of the $1 Million Little Box Challenge is…CE+T Power’s Red Electrical Devils: Citat: "... Impressively, the winning team exceeded the power density goal for the competition by a factor of 3, which is more than 10 times more compact than commercially available inverters! ..."

Vekselretteren anvender GaN-transistorer.

CE+T Power has won the Google & IEEE Little Box Challenge, a contest for the tiniest inverter!

youtube.com: CE+T Power - the Little Box Challenge adventure, LiTTLE BOX winner uses GaN FETs to get super-high power density.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten