Régulation courant avec une source de courant+Convertisseur DC/DC

[invite31303ef7]

Dans le cadre de mon projet PFE je veux charger un pack de supercondensateur avec un banc comme source de courant et à travers
un convertisseur BUCK sachant que la tension des Supercondensateurs évolue entre 5V et 8 V. fréquence PWM 32kHz

Forum1.png

Dans ce contexte 2 étapes à réaliser charge en boucle ouverte et charge en boucle fermée.


1/ Charge en boucle ouverte: j'ai mis mon signale PWM à 50% et j'ai visualisé les différentes courbes.
C'est bon les SC se chargent j'obtient une forme d'onde de la tension VBus proportionnel à celle des SC avec un rapport pratiquement 0.5.
les courants aussi sont proportionnelles (0.5 puisque PWM 50%).

2/ Charge en boucle fermée: Les supercondensateurs se chargent convenablement avec le courant de référence désirée et si je met
référence à zéro j'arrét la charge si non il va suivre la référence comme prévu.

Comme il est indiqué dans la figure au début boucle ouverte ensuite boucle fermée.
fig3000.png

Sauf que j'ai pas compris pourquoi la tension au niveau Bus est maintenu à 40V lorsque j'active la régulation (PWM_variable)
pourquoi il n'y a pas le rapport alpha PWM dynamique entre VBus et VSC. d'ailleurs le fait que Vbus est à 40V ca implique que
le banc fourni moins de courant pour maintenir l'équilibre de puissance il génére pas 8A car la charge ne permet pas.

Ma question est-ce-que ce que j'ai obtenu est juste et c'est moi qui n'a pas trop compris. si c'est oui d'ou vient
la valeur VBus 40V ( datasheet Condensateur C 36V). et pourquoi elle est maintenu dés l'activation de la régulation.

Mes doutes est-ce-que avec la variation brusque de de alpha (Fréquence 32kHz) entre [0 et 1 ] la valeur de tension atteint pour certaines
valeur de alpha 40V et méme lorsque elle veule descendre pour d'autre valeurs de alpha puisque on ait à 32KHz
et la présence de la capacité en parralléle elle diminue lentement puisque on ait à 32kHz on ne voit pas ca mais onvoit toujours 40V.
mais pourquoi 40V et pas autre valeur.

merci pour vos interventions.
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[Antoane]

Bonjour,

le bloc "banc de cyclage" est l'alimentation fournissant l'énergie utilisée pour charger le pack de SC. La tension de sortie de cette alimentation vaut Vbus.
C'est bien cela ?

Je vais supposer que oui.



Les 40 V sont la tension que fournit ton alimentation de puissance (= le "banc de cyclage") lorsqu'elle ne débite aucun courant.

Tu as toujours Vsc/Vbus = α (au rendement du buck près).
Donc lorsque tu forces :
- Vbus =40 V via l'alimentation externe ;
- Vsc = 5 V (au début de la charge ;
- α=0.5 ;
il y a un problème, ca ne peut pas fonctionner. Il faut que l'une de ces contraintes soit relâchée pour que la relation Vsc/Vbus = α soit vérifiée.
Ici, c'est l'alimentation de puissance qui va cesser de maintenir Vbus à 40V. Elle ne va plus réguler la tension qu'elle fournit mais va limiter le courant de sortie à une certaine valeur, en l’occurrence : environ Isc*α = 12 A. Ce courant est le courant max que peut fournir l'alimentation.
Concrètement : l'alimentation va permettre à Vbus de tomber à Vsc/α~11V.

Lorsque l'asservissement est en marche, tu forces :
- Vbus =40 V via l'alimentation externe ;
- Vsc = 5 V (au début de la charge ;
Le rapport cyclique est fixé par l'asservissement.
Le courant consommé sur l'alimentation est alors égal à environ Isc*α=Isc*Vsc/Vbus~10*5/40~2.5A. Cette valeur est très inférieure au maximum que peut fournir l'alimentation. Elle peut donc fonctionner normalement et fournir 40 V, comme demandé.

[Antoane]

Une autre manière de voir les choses :
Tu modélises ton SC par une source de tension d'environ V°=5V avec une résistance Rs en série. Rs est très faible, c'est l'ESR du SC, elle vaut quelques mOhm ou dizaines de mOhm. La tension Vsc est appliquée à l'ensemble {V°, Rs}.
Tu modélises ton buck par une boite noire telle que : Vsc = α*Vbus et Isc=Ibus/α

lorsque α=0.5, Vbus = 40V et V°=5V, quel est le courant Isc ? quel est le courant Ibus ?

Isc = (α*Vbus-V°)/Rs~15/Rs ~ de l'ordre de 1 à 10 kA
Ibus = Isc*α ~de lo'rdre de plusieurs centaines de A.

Conclusion : l'alimentation ne sera pas capable de fournir autant de courant. Elle va donc limiter son courant de sortie à la valeur max qu'elle peut, à savoir environ 12A. Pour cela, elle va diminuer sa tension de sortie, la faisant passer à environ 11V.

On peut alors reprendre le calcul : lorsque α=0.5, Vbus = 11V et V°=5V, quel est le courant Isc ? quel est le courant Ibus ?

Isc = (α*Vbus-V°)/Rs~0.5/Rs ~ de l'ordre de qq dizaines de A (c'est bien ce que tu mesures)
Ibus = Isc*α ~ de l'ordre d'une à quelques dizaines de A

Lorsque la régulation est en marche, α est dynamiquement ajusté de manière à ce que (α*Vbus-V°)/Rs=Iref.

[invite31303ef7]

oui je commence à comprendre un peu, sauf que j'ai oublié de vous dire le banc de cyclage qui est ma source d'énergie utilisé pour charger les SC
est en mode Source de courant et je l'ai programmé de facon à fournir 12A (comme Imax) mais c'est pas moi qui a défini le voltage de 40V c'est tout seul.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonsoir,

ce que j'ai écris est alors presque bon, il suffit de remplacer les tension par des courants . L'idée de base reste valide, donc tant mieux si tu as compris.

Lorsque α=0.5 :
l'état de charge des SC fixe Vsc=5V et l'alim de puissance fixe Ibus=12A
Ibus = 12A, Isc=Ibus/α~24A.
Vsc = 5V, Vbus=Vsc/α~10V


Lorsque le régulateur est en marche : Il faudrait que tu mesures la valeur de Ibus : si Ibus valait 12A, la puissance obsorbée serait de 12*40=480W alors que la puissance transmise serait de 5*10=50W. Il faudrait donc trouver les 430W manquant.