¿Máxima potencia del generador termoeléctrico?

Question

El método convencional para extraer la máxima cantidad de energía del generador termoeléctrico (TEG) es cargarlo con una resistencia igual a la resistencia interna del TEG como el teorema de la máxima transferencia de energía . Sin embargo, si la carga del TEG no es resistiva, sino inductiva como el convertidor boost. ¿Cómo se puede utilizar el teorema de la máxima transferencia de potencia en este caso?

También, ¿qué pasa en el caso de que el convertidor boost funcione en modo DCM, de modo que el tiempo de encendido de los NMOS sea mucho mayor que el tiempo de encendido de los PMOS? ¿Hay algo especial para hacer la máxima transferencia de potencia en este caso?

Answer 1

El TEG ve como su carga la tensión a través de Cin.

Si Cin es lo suficientemente grande como para reducir el efecto de conmutación del convertidor de refuerzo a una pequeña ondulación, entonces simplemente hay una corriente constante(ish) que fluye a través de Rteg a la tensión constante(ish) en Cin. Esto es resistivo.

El convertidor boost debería entonces ingeniárselas para extraer (de media) esta corriente de esta tensión en Cin.

El problema es que este circuito no tiene acceso a Vteg, por lo que no sabe qué es Vteg/2. Hay una serie de soluciones -

a) buscar el voltaje en Cin que da la máxima potencia de salida (este es el algoritmo MPPT convencional de bucle cerrado)

b) suponer que las condiciones cambiarán lentamente en el TEG, y apagar el convertidor boost brevemente de vez en cuando para dejar que VCin suba a Vteg, para medirlo. De esta forma se pierde poca potencia si la frecuencia de conmutación del convertidor boost es >> la constante de tiempo Rteg.Cin, para minimizar la fracción de tiempo que el convertidor boost pasa apagado

c) asumir un valor para Rteg, y controlar la corriente media que el convertidor boost toma de Cin para que sea igual a Vin/Rteg. Esto funcionará tanto para DCM como para CCM.

d) tal vez quieras hacer referencia al documento de tu otro post en tu pregunta, ya que tal vez controlar el tiempo de encendido era una forma inteligente de hacer (c)? Todavía no he averiguado por qué creen que debería funcionar, pero puede que otra persona tenga más tiempo libre.

Answer 2

La potencia es la velocidad a la que se entrega o se toma energía de una fuente. La energía tomada por ciclo por el interruptor nmos que está encendido está relacionada con la cantidad de corriente que fluye a través del inductor cuando el nmos pasa a circuito abierto.

Energía = \$\dfrac{L I^2}{2}\$

La corriente, por supuesto, aumenta linealmente hasta cierto valor durante el período de cierre del interruptor nmos y esto representa una cantidad pequeña pero finita de energía. Esto se convierte en energía cuando se considera que esto se hace varios miles de veces por segundo, así que: -

La potencia media transferida es \$\dfrac{fL I^2}{2}\$

Esto significa que el teorum de transferencia de potencia máxima se mantiene si se quiere. Además, si no te importa la forma en que se elimina la energía en ráfagas, puedes hacer que la entrada del amplificador parezca más convencionalmente "DC" resistiva utilizando un condensador de gran valor en los terminales del convertidor.

Esto no tiene realmente nada que ver con el DCM o el modo continuo.