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pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck



  1. #1
    Alain94360

    Question pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck


    ------

    bon j'avance dans ma conception, et vu la qualité des circuits actuels je pense même a faire dans la subtilité, dans le très haut rendement (ou dans le très haut délire).

    je voudrais savoir s'il existe une technique de redressement synchrone double alternance couplée a du hachage et a de la régulation de tension.
    l'idée ce serait de ne pas avoir deux étage, d'un coté un pont complet en redresseur synchrone (ou un pont Schottky, trivial), avec une capacité de stockage et de l'autre un régulateur buck/step-down éventuellement a redressement synchrone lui aussi.

    en effet, d'un coté j'ai un alternateur (genre 8-80veff 20-200Hz, voire moins) avec une belle inductance de fuite (100mH environ) qui limite le courant de court-circuit à 500mAeff, et une résistance de 3-8ohm qui bouffe de l'énergie (il faudrait que le courant soit pompé en rectangle pour réduire les pertes)

    et de l'autre j'aimerais avoir une tension régulée à14.4v+/-2% (charger 4 accu LIFEPO4 a 3.6v max)
    pour ca je pensais utiliser simplement un uC et un pont MOSFET tête bêche complet avec les driver mosfet ultra-rapides adéquats (<100ns), et hacher.
    mais là c'est le drame... si je met tout les mos en off, alors la self de l'alternateur ne va pas avoir de roue libre, et boum...
    si je met une capacité en amont au borne de l'alternateur, je vais pomper du courant déphasé même a vide, et ma résistance interne va dissiper de l'énergie.

    bref, là je crois qu'il faut voir si le problème n'a pas déjà été résolu...
    j'ai cherché et rien trouvé, mais peut être que c'est un montage exotique.

    sinon j'en resterait a la chaine habituelle: pont redresseur, capacité, régulateur buck, capacité

    merci d'avance

    -----

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  3. #2
    gcortex

    Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Citation Envoyé par Alain94360 Voir le message
    (il faudrait que le courant soit pompé en rectangle pour réduire les pertes)
    au contraire

    sinon j'en resterait a la chaine habituelle: pont redresseur, capacité, régulateur buck, capacité
    c'est déjà pas mal

  4. #3
    Alain94360

    Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    Citation Envoyé par Alain94360
    (il faudrait que le courant soit pompé en rectangle pour réduire les pertes)
    au contraire
    mon besoin est le contraire du besoin typique des alim a découpage sur secteur, qui cherchent a éviter la puissance déformante et la puissance réactive. c'est pour ca qu'il utilisent des modules PFC qui rendent le courant sinusoidal et en phase.

    moi mes pertes sont en RIeff2, ce qui signifie que le dois diminuer le Ieff pour le rapprocher du Imoyen... soit je fait du courant continu, soit du courant rectangulaire +/-Imoyen
    évidemment avec la self c'est pas possible, mais on peut s'en approcher



    par contre je crois que j'ai trouvé la solution, trouvé dans le monde des thyristors et du redressement commandé :
    c'est la commutation au zéro de courant, avec soit une modulation par saut d'alternance, soit par déphasage de commutation .

    au lieu de faire un redresseur synchrone, il faut faire un thyristor synchrone...
    je suit preneur d'autres idées aussi...
    a noter que je connais rien sur les régulateurs résonants... ya peut-etre a creuser dans cette direction...

  5. #4
    Alain94360

    Smile Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    pour mémoire je crois avoir mis la main sur la solution, enfin j'espère (commentaires bienvenus, j'espère avoir rien inventé):

    je construit un pont en H, avec des contrôleur de mosfet N (donc avec un driver high-side/lowside)
    mais en haut, de chaque coté du H, je met deux MOSFET N tête bêche dont les sources se rejoignent sur le niveau de référence du pilote mosfet highside, et ce pilote, pilote les deux grilles.

    dans chaque demi-pont du H j'ai donc en bas un mosfet N avec sa diode intrinsèque qui sers de redresseur synchrone.
    en haut j'ai deux MOSFET qui servent d'interrupteur bidirectionnel et de redresseur synchrone.

    je surveille la tension du milieu de chaque demi pont pour savoir si elle est positive ou pas (un bipolaire avec une résistance suffit, la tension minimale de déclenchement est environ celle de la batterie)

    le pont en H est mis (haut et bas) aux bornes de la batterie a charger (et du condensateur de filtrage, avec un feedback en tension)

    maintenant le pilotage est assez simple.


    -si un coté du pont devient positif,
    -j'attends un temps mort assez court pour éviter le punch-through
    - puis j'active le MOSFET bas du coté opposé (redressement synchrone en bas)
    -j'attends un certain délais (modulation de largeur d'alternance).
    et la je commute les deux mosfet du coté haut (redressement synchrone haut plus commutation)
    - a ce moment le courant comment a grimper et charge la self parasite de l'alternateur, et aussi la batterie.
    - l'alternateur change de sens de FEM, mais la self continue a pousser du courant mais de moins en moins, parce que la batterie et l'alternateur s'y opposent.
    - au bout d'un certain délais que j'ai calculé d'après la période précédente, avec une marge de sécurité, je coupe le mosfet BAS opposé afin d'arrêter le redressement synchrone et de revenir au redressement normal par la diode intrinsèque
    - quand le courant devient nul, la diode intrinsèque du mosfet bas opposé bloque, et la tension sur la branche opposée grimpe brutalement a celle de la batterie, plus la FEM de l'alternateur.
    - je détecte cette montée de courant, je coupe les deux mosfet haut,
    accessoirement je note la durée de demi-période pour plus tard.

    et la ca recommence sur l'autre coté...
    -j'attend un temps mort
    - je commute le mosfet bas opposé
    - j'attend un délais
    - je commue les mosfet haut
    - j'attend un peu avant la fin de la période
    - je coupe le mosfet oposé bas
    - j'attend la montée de tension a l'oposé
    - je coupe les deux mosfet haut
    et ca repart

    si a un moment je rate la fin de l'alternance et que le courant s'inverse avant que je n'ai coupé le mosfet bas de redressement synchrone (qui ne redresse plus rien donc) je suis un peu dans la mouise, car la batterie se vide dans la self de la dynamo et la charge.

    si je coupe le mosfet bas après un délais trop tardif(procédure normale), la diode va bloquer brutalement, et la self va produire une surtension monstrueuse qui va tuer les mos, avant que j'ai le temps de réagir.
    si par contre je coupe les mosfets haut, la self va se vider transitoirement via le mosfet opposé et la diode intrinsèque de l'autre mosfet. mais là je ne sais pas comment je peux le deviner...

    je travaille sur ce détail...

    j'ai l'impression qu'il me faudrait des sondes de courant (shunt) en plus des indicateurs de polarité, mais c'est galère. ce serait bête d'avoir des shunt qui consomment 0.5v, alors que je bricole pour éviter ce genre de pertes ? en plus au bornes de ce/ces shunt il y aurait une tension négative sous le rail bas...

    sinon globalement ca vous semble "classique", raisonnable?

    vous voyez une solution classique a mon problème de ratage de fin d'alternance? une piste ?

  6. A voir en vidéo sur Futura
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  8. #5
    piepr705

    Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Citation Envoyé par Alain94360 Voir le message
    pour mémoire je crois avoir mis la main sur la solution, enfin j'espère (commentaires bienvenus, j'espère avoir rien inventé):
    je construit un pont en H, avec des contrôleur de mosfet N (donc avec un driver high-side/lowside)
    [...]
    A la rigueur, si tu nous fais un schéma, je me représenterais plus facilement ce que tu nous dis là

    Tu peux prendre LTSpice par exemple

    @+
    Pierre

  9. #6
    Alain94360

    Red face Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Citation Envoyé par piepr705 Voir le message
    A la rigueur, si tu nous fais un schéma, je me représenterais plus facilement ce que tu nous dis là
    Tu peux prendre LTSpice par exemple
    en fait juste après avoir trouvé la solution, j'ai trouvé un autre problème qui m'interdit cette solution. En fait si je cherche a redresser et hacher en même temps, mon bus d'alim est a la tension cible (chez moi des accus). or ma dynamo=alternateur a une résistance interne lamentable et j'ai intérêt a travailler a haute tension avec un abaisseur (ce que je voulait éviter).

    sinon pour mon idée c'était juste de faire un pont en H standard avec des mosfet N, comme si je contrôlait un moteur synchrone a partir d'une batterie.
    j'ajoute juste deux sonde de courant sur les 2 branche basse du H, et des mesure de tension sur les points milieux.
    après, l'électronique de contrôle pilote les ponts pour assurer :
    - une commutation (off) au zero de courant
    - un fonctionnement dans un quadrant ou la dynamo=alternateur charge l'accu au lieu du contraire. c'est le mode "freinage par récupération" de certains onduleur ferroviaires.
    - le contrôle du rapport cyclique (on) pour assurer un courant et une tension de charge adaptée

    mais là vu que le régulateur buck derrière est nécessaire, un pont de Schottky est plus raisonnable.

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  11. #7
    Tropique

    Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Si le but est d'extraire le maximum de puissance d'une "dynamo" de vélo, il faudrait faire un convertisseur assez particulier qui lui présente toujours son impédance complexe conjuguée. Pour la partie réelle, un convertiseur buck est probablement suffisant, puisque la tension d'entrée sera généralement supérieure à la tension des accus. Pour la partie imaginaire, c'est plus complexe (héhé!): il faut en fait simuler une capacité variable avec la vitesse, donc avoir une topologie bidirectionnelle couplée à un élément de stockage d'énergie, probablement un gros condensateur, le tout contrôlé par un circuit genre PFC, mais déphasé et multi-quadrants. C'est certainement intéréssant à étudier, mais cela en vaut-il la peine?
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  12. #8
    Alain94360

    Thumbs up Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Si le but est d'extraire le maximum de puissance d'une "dynamo" de vélo, il faudrait faire un convertisseur assez particulier qui lui présente toujours son impédance complexe conjuguée. Pour la partie réelle, un convertiseur buck est probablement suffisant, puisque la tension d'entrée sera généralement supérieure à la tension des accus. Pour la partie imaginaire, c'est plus complexe (héhé!): il faut en fait simuler une capacité variable avec la vitesse, donc avoir une topologie bidirectionnelle couplée à un élément de stockage d'énergie, probablement un gros condensateur, le tout contrôlé par un circuit genre PFC, mais déphasé et multi-quadrants. C'est certainement intéréssant à étudier, mais cela en vaut-il la peine?
    bonne idée, mais on est loin du nécessaire voire de l'efficace.
    mais mon projet (en sommeil cause paternité) c'est a la base un truc de puriste.

    mais avec un processeur type dsPIC faire un contrôle intelligent c'est possible (voire prévu).

    la seule question qui me tracasse c'est la gestion de la commutation, que j'aimerais voir au zero de courant... et ca doit empêcher les trucs subtiles genre PFC (power phase corrector). ca me semble contradictoire.

    mais peut être que le plus efficace c'est effectivement un pont hacheur (genre PFC) a haute fréquence, avec une capacité et une self tampon sur la dynamo... il faudrait juste que je pose les équations parce que là je ne vois qu'une piste, pas une solution.

    en effet le secret de l'efficacité de ce système c'est de travailler a avec un courant minimum parce que la dynamo a (en plus de la self) une résistance interne terrifiante (genre 3-4ohms) a fort courant. si on pouvait maintenir la tension à 70V permanent; peut être monter une sorte de montage boost qui maintienne une tension élevée, avec un hacheur qui simule une impédance compensant celle, énorme et selfique, de la dynamo... mais il faut poser les schémas et les calculs... pour le moment mes premières images ne marchent pas.

    merci des idées

  13. #9
    nafidi

    Re : pont redressement synchrone double alternance et régulation a découpage buck

    Bonjour,
    je peux savoir comment dimensionner une capacité pour redresseur à partir du secteur 230v 50 PD2 .
    merci

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