PFC на генераторе подвесного лодочного мотора? Опции

[Le Fou]

У Подвесных Лодочных Моторов (ПЛМ) небольшой мощности (5-30 л.с., условно) часто имеется некое подобие генератора: отдельная катушка, ток в ней порождают те же магниты на маховике, что дают энергию схеме зажигания. Кажется, это называется магдино. Обычно это однофазные машины.

Традиционно требований к этому генератору немного: питать ходовые огни лодки. Еще недавно все такие огни были с лампами накаливания, поэтому даже выпрямитель у генератора ПЛМ есть не всегда. Рассчитывались они отдать ватт 30-80(в зависимости от мотора) на полном газу, действующее значение при этом получалось около 12 вольт, а на малых оборотах огни просто светили тускло.

Однако, нынче хочется иметь иметь энергию для питания бортового оборудования(типа эхолота, аккумулятора), зарядки телефона, да и огни светодиодные поставить. Особенно хочется иметь все это, идя на малом газу.

И тут есть некоторые сложности. Типичный генератор дает, в зависимости от оборотов, переменный ток частотой от 30 до 180 Гц, напряжение хх от 12 до 70 вольт (амплитудное). И форма далека от синусоиды (фото не мое.)

Стабилизаторы напряжения разных видов для ПЛМ существуют, все они включают диодный выпряимтель с емкостным фильтром. На полных оборотах проблем в общем нет, а вот на малом газу -- энергии мало. И вот задумался я, а не поможет ли корректор мощности высосать побольше тока на малых оборотах мотора.

Итого, вопрос: Есть ли надежда, что схема с PFC дас пару дополнительных ватт на малом ходу?

Задача хоббийная, не коммерческая.

Спасибо.

[mcheb]

отдельная катушка, ток в ней порождают те же магниты на маховике, что дают энергию схеме зажигания.

Вы сами и ответили на свой вопрос. Магниты постоянные, мощность прямо пропорциональна скорости вращения. МАгниты надо сильнее,или больше,или быстрее

[In_an_im_di]

Итого, вопрос: Есть ли надежда, что схема с PFC дас пару дополнительных ватт на малом ходу?
Задача хоббийная, не коммерческая.

даст, однозначно. но ещё лулзовее копить энергию на большом ходу в аккумуляторе гелевом от УПС и отдавать её на малом ходу, когда генератора не хватает.

[Le Fou]

Вы сами и ответили на свой вопрос. Магниты постоянные, мощность прямо пропорциональна скорости вращения. МАгниты надо сильнее,или больше,или быстрее

Не, это все так, но явно ж диодный выпрямитель дает плохой коэффициент мощности на напряжении такой формы, возможно даже хуже чем на синусе.

Кстати. А точно мощность пропорциональна скорости? Или пропорционально напряжение, а мощность квадратична?

даст, однозначно. но ещё лулзовее копить энергию на большом ходу в аккумуляторе гелевом от УПС и отдавать её на малом ходу, когда генератора не хватает.

Это само собой)

[Herz]

даст, однозначно. но ещё лулзовее копить энергию на большом ходу в аккумуляторе гелевом от УПС и отдавать её на малом ходу, когда генератора не хватает.

По-русски пишите, пожалуйста.

[In_an_im_di]

Не, это все так, но явно ж диодный выпрямитель дает плохой коэффициент мощности на напряжении такой формы, возможно даже хуже чем на синусе.

вообще, строго говоря, закон регулирования как в PFC тут не нужен. для "высасывания" энергии генератора оптимально использовать структуру типа: выпрямитель без конденсатора\обычный импульсный БП с ОС по напряжению выхода, с питанием управления от выхода\накопитель-конденсатор.

[Le Fou]

вообще, строго говоря, закон регулирования как в PFC тут не нужен. для "высасывания" энергии генератора оптимально использовать структуру типа: выпрямитель без конденсатора\обычный импульсный БП с ОС по напряжению выхода, с питанием управления от выхода\накопитель-конденсатор.

Это, кстати, мысль. Сильно большой размах напряжений только, в 6 раз..

[In_an_im_di]

Это, кстати, мысль. Сильно большой размах напряжений только, в 6 раз..

сепик грамотный, а если в лоб - то бэк-буст.

вот сейчас конкретную схему лениво сочинять, простите.

[Le Fou]

сепик грамотный, а если в лоб - то бэк-буст.

вот сейчас конкретную схему лениво сочинять, простите.

Да сочиним что-нибудь, главное идей нахвататься. Еще мелькает мысль использовать саму генераторную катушку как накопительный дроссель в бусте для малых оборотов... а на достаточных перейти к управляемому выпрямителю. Индуктивность там здоровая, порядка ед. миллигенри, но писк на звуковых частотах лодочному мотору едва ли будет источником шума))

[In_an_im_di]

Да сочиним что-нибудь, главное идей нахвататься. Еще мелькает мысль использовать саму генераторную катушку как накопительный дроссель в бусте для малых оборотов... а на достаточных перейти к управляемому выпрямителю. Индуктивность там здоровая, порядка ед. миллигенри, но писк на звуковых частотах лодочному мотору едва ли будет источником шума))

бредово. представьте откуда энергия берётся и поймёте, что бредово.

[Le Fou]

бредово. представьте откуда энергия берётся и поймёте, что бредово.

Я этот вопрос задал в Математике и Физике, там я расписал, что, по моему мнению, происходит. Если укажете на ошибку -- буду благодарен.

[In_an_im_di]

Я этот вопрос задал в Математике и Физике, там я расписал, что, по моему мнению, происходит. Если укажете на ошибку -- буду благодарен.

методист из меня никакой, попробуйте подумать без формул, оперируя только лишь понятием энергия. и всё станет понятно.

[SNGNL]

Однако, нынче хочется иметь иметь энергию...

Ныне и присно и вовеки веков, максимальная мощность в нагрузке получается, когда её сопротивление равно сопротивлению источника (согласованная нагрузка). Про КПД скромно умолчу

[Le Fou]

методист из меня никакой, попробуйте подумать без формул, оперируя только лишь понятием энергия. и всё станет понятно.

Не, не понимаю. Катушка в движущемся поле. Замкнули ее, энергия вращения маховика тратится на нарастание тока. Разомкнули -- запасенная энергия уходит в конденсатор, маховик работает на поддержание этого тока.

[In_an_im_di]

Не, не понимаю. Катушка в движущемся поле. Замкнули ее, энергия вращения маховика тратится на нарастание тока. Разомкнули -- запасенная энергия уходит в конденсатор, маховик работает на поддержание этого тока.

вот тут выше товарищ правильно заметил, и я акцентирую ваше внимание на том, что есть некие оптимальные условия для передачи энергии от катушки вовне, и они далеки от режима кз и от режима напряжения на конденсаторе.
ещё один минус вашей идеи такой, что перемагничивание материала сердечника магнето будет происходить на высокой частоте, а там не феррит же, в потери-тепло уйдёт много, тут надо знать про магнитные свойства материалов, чтобы понять.
лучше таки функции генерации и преобразования распределить по разным катушкам.

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Apr 30 2014, 19:34

[Le Fou]

вот тут выше товарищ правильно заметил, и я акцентирую ваше внимание на том, что есть некие оптимальные условия для передачи энергии от катушки вовне, и они далеки от режима кз и от режима напряжения на конденсаторе.

частота 30 Гц, индуктивность пара мГн, это доли ома.

ещё один минус вашей идеи такой, что перемагничивание материала сердечника магнето будет происходить на высокой частоте, а там не феррит же, в потери-тепло уйдёт много, тут надо знать про магнитные свойства материалов, чтобы понять.
лучше таки функции генерации и преобразования распределить по разным катушкам.

Это аргумент, да. Хотя я думал о довольно низкой частоте, в простейшем случае дергать катушку два раза за период. Но вообще ваша идея об безконденсаторном выпрямителе и последующем обычном БП кажется наилучшей.

[In_an_im_di]

частота 30 Гц, индуктивность пара мГн, это доли ома.

не, тут вы "плаваете" в основах. в чате трудно объяснить)

[тау]

Ныне и присно и вовеки веков, максимальная мощность в нагрузке получается, когда её сопротивление равно сопротивлению источника (согласованная нагрузка). Про КПД скромно умолчу

с учетом большой реактивной (комплексной) части выходного импеданса генератора ТС, нагрузка напрашивается комплексно сопряженной по импедансу

Ваабщето PFC с извращениями способен имитировать входной импеданс с мнимой частью ( в данном случае емкостного характера) , но я бы не назвал разумной трату времени ТС на одиночный любительский макет такого девайса.

Сообщение отредактировал тау - Apr 30 2014, 20:16

[In_an_im_di]

Но вообще ваша идея об безконденсаторном выпрямителе и последующем обычном БП кажется наилучшей.

это ваша идея, только у вас нет кругозора в преобразовательной технике, и вы назвали это PFC.

по-чесноку тут выстраивается уже нормальное ТЗ, которое несложно решить.

...но я бы не назвал разумной трату времени ТС на одиночный любительский макет такого девайса.

на что только люди не тратят своё время, и не другим людям судить, разумно это или нет.

[Le Fou]

не, тут вы "плаваете" в основах. в чате трудно объяснить)

Ткните носом, если не трудно.

на что только люди не тратят своё время, и не другим людям судить, разумно это или нет.

Пока время тратится только на обсуждение, от этого вообще никакого вреда, кроме пользы.

[In_an_im_di]

Ткните носом, если не трудно.

что, ещё раз?

[Егоров]

Да никакими внешними преобразованиями Вы не измените внутренние характеристики системы.
Можно напряжение на выходе преобразовать, стабилизировать, но дополнительной мощности не получится.
Не хватает на малом газу - ставьте буферный аккумулятор.

[Plain]

сочиним что-нибудь

Тут нечего сочинять — обыкновенный контроллер MPPT, исходя из названия, в любой момент времени высасывает из источника максимум возможного.

Помимо него, задача сводится к защите аккумулятора от перезаряда и переразряда и схем от обрыва аккумулятора.

[Le Fou]

Да никакими внешними преобразованиями Вы не измените внутренние характеристики системы.
Можно напряжение на выходе преобразовать, стабилизировать, но дополнительной мощности не получится.
Не хватает на малом газу - ставьте буферный аккумулятор.

Речь о том, что диодный выпрямитель с емкостью не может взять больше, условно, 70%

что, ещё раз?

Ага

Тут нечего сочинять — обыкновенный контроллер MPPT, исходя из названия, в любой момент времени высасывает из источника максимум возможного.

Спасибо, я раньше не слышал такого слова. Клянусь, что не собираюсь изобретать велосипед, и всего лишь ищу правильное решение

Помимо него, задача сводится к защите аккумулятора от перезаряда и переразряда и схем от обрыва аккумулятора.

да, конечно.

[Le Fou]

Тут нечего сочинять — обыкновенный контроллер MPPT, исходя из названия, в любой момент времени высасывает из источника максимум возможного.

Помимо него, задача сводится к защите аккумулятора от перезаряда и переразряда и схем от обрыва аккумулятора.

А, вот что: не всегда есть потребители на всю мощность. Соотв, либо контроллер должен уметь иногда брать не все, либо придется иметь нагрузочный обогреватель)
Это особо актуально для аварийного режиам ПЛМ, когда винт выскочил из воды или сорвана предохранительная шпонка на валу. При этом двигатель резко лишается нагрузки, а газ подается полный, и обороты подскакивают заметно выше номинала.

[Егоров]

А, вот что: не всегда есть потребители на всю мощность. Соотв, либо контроллер должен уметь иногда брать не все, либо придется иметь нагрузочный обогреватель)
Это особо актуально для аварийного режиам ПЛМ, когда винт выскочил из воды или сорвана предохранительная шпонка на валу. .... обороты подскакивают заметно выше номинала.

Похоже, Вы путаете мощность с напряжением, задачу стабилизации напряжения с задачей отбора максимальной мощности.
Сформулируйте четко задачу и все будет гораздо проще.

[A. Fig Lee]

2 страницы обсуждения. Одна вода и общие фразы.
Одно предложение о ИБП без конденсатора.

[Le Fou]

2 страницы обсуждения. Одна вода и общие фразы.
Одно предложение о ИБП без конденсатора.

Еще критика идеи использовать катушку генератора как накопительную. И еще слово MPPT.

[Plain]

не всегда есть потребители на всю мощность

Потребитель один — аккумулятор. И про него уже всё исчерпывающе сказано ранее.

либо контроллер должен уметь иногда брать не все, либо придется иметь нагрузочный обогреватель

...либо уметь выдерживать такое высокое напряжение.

[AlexandrY]

Еще критика идеи использовать катушку генератора как накопительную. И еще слово MPPT.

Принципы работы простых MPPT явно здесь не подойдут. Они медленные, рассчитаны на один большой гладкий экстремум.

Очевидно, что решение в повышающем конвертере потом возможно с понижением и процессорным управлением по модели, а не в простом PFC.
А модель надо снять с реального генератора.

[Le Fou]

Похоже, Вы путаете мощность с напряжением, задачу стабилизации напряжения с задачей отбора максимальной мощности.
Сформулируйте четко задачу и все будет гораздо проще.

Нет, не путаю. Задача -- преобразователь, отбирающий максимум мощности на малых оборотах. При этом в худшем случае максимальное входное напряжение может быть, грубо, в 10 раз выше минимального. (и в этом случае отбор максимальной мощности неактуален). Какое выходное напряжение должно быть у преобразователя -- я не определился, либо 5 вольт, либо (скорее )автомобильные 13-14.8, мне кажется, это несущественно.

На самом деле, вопрос мой был о том, действительно ли выпрямитель с конденсаторным фильтром "недодает", и есть ли смысл с этим бороться. По комментариям я склоняюсь к ответам "да", и всем благодарен за обсуждение.

[HardEgor]

Нет, не путаю. Задача -- преобразователь, отбирающий максимум мощности на малых оборотах. При этом в худшем случае максимальное входное напряжение может быть, грубо, в 10 раз выше минимального. (и в этом случае отбор максимальной мощности неактуален)

Неправильная причинно-следственная связь. У генератора характеристика похожая на фотоэлемент - выходное напряжение снижается с повышением тока нагрузки. И всегда есть точка максимальной мощности - на этом принципе работает MPPT, следит за этой точкой, отбирая максимальную мощность от генератора.
Отличие генератора от солнечного элемента - большое напряжение ХХ. Т.е. проблема возникает если нагрузка слабая, обороты большие и мощность некуда сливать - напряжение на входе может скакнуть до ХХ, а для этого ставят аккумулятор, который всегда готов принять в себя лишнюю энергию. Либо делают подгрузку рассеивая в воздух, либо вообще отключают генератор.

По хорошему надо снять характеристику (как минимум ток КЗ и напряжения ХХ) для нескольких скоростей движка и тогда можно уже что-то прикинуть.

[Le Fou]

Неправильная причинно-следственная связь. У генератора характеристика похожая на фотоэлемент - выходное напряжение снижается с повышением тока нагрузки. И всегда есть точка максимальной мощности - на этом принципе работает MPPT, следит за этой точкой, отбирая максимальную мощность от генератора.
Отличие генератора от солнечного элемента - большое напряжение ХХ. Т.е. проблема возникает если нагрузка слабая, обороты большие и мощность некуда сливать - напряжение на входе может скакнуть до ХХ, а для этого ставят аккумулятор, который всегда готов принять в себя лишнюю энергию. Либо делают подгрузку рассеивая в воздух, либо вообще отключают генератор.

По хорошему надо снять характеристику (как минимум ток КЗ и напряжения ХХ) для нескольких скоростей движка и тогда можно уже что-то прикинуть.

На оборотах выше минимальных это не очень надо, никто не планирует питать от ПЛМ мощных потребителей, а ватт 10 там как-нибудь найдутся. "Душиться" имеет смысл за отдачу на малом газу, тем более что это частый случай -- так, например, ловят рыбу.
Так что изначальная постановка задачи именно такая -- выжать все, что можно, из 10-12 вольт амплитудного значения на ХХ.

Но, конечно, собрать побольше и запасти в аккумуляторе хорошо и правильно) Хотя жесткую необходимость иметь аккумулятор лодочники считают недостатком -- потому что рано или поздно клемма отвалится, и хотя бы защита потребителей должна быть. Но это лирика, к изначальному вопросу не имеющая отношения.

Сообщение отредактировал Le Fou - May 1 2014, 19:07

[AlexandrY]

У генератора характеристика похожая на фотоэлемент - выходное напряжение снижается с повышением тока нагрузки. И всегда есть точка максимальной мощности - на этом принципе работает MPPT

Фазовый сдвиг токов и напряжений на генераторе не дадут нормально работать MPPT.
А если учесть насыщение в магнитопроводах и чувствительность к несимметрии потребления, то MPPT вообще приведет в лучшем случае к осцилляции, а в худшем сразу перегрузит генератор.

[HardEgor]

А если учесть насыщение в магнитопроводах и чувствительность к несимметрии потребления, то MPPT вообще приведет в лучшем случае к осцилляции, а в худшем сразу перегрузит генератор.

Ну дык МРРТ не переменку же потребляет, будет мост, а конденсатор после моста сгладит несимметрию и сдвиг. А чтобы не было осцилляции видимо надо частоту поиска рабочей точки сделать ниже частоты генератора.
И при чем здесь перегрузка? Перегрузка будет при несоответствии отдаваемой мощности и нагрузки, ведь всё-рано надо оценивать отдаст ли генератор треубемую мощность.
Ну это я так, теоретизирую, у самого похожая задача стоит в планах.

[Ydaloj]

представьте, что вы сделаете это чудо-устройство, которое на хх даёт на выходе ровные 12 вольт и полную штатную мощность.
И вот вешаете вы на холостом ходу полную нагрузку на эти ваши 12 вольт.
Не заглохнет ли ваш мотор? Ведь у него нет электроники управления холостым ходом

и вдогонку второй вопрос
не оплавятся ли обмотки магдино при отборе приличного тока с малой ЭДС?