Vrtulníky – obecný úvod

Vrtulníky

vrtulník je v podstatě dc-dc měniče, jejichž hlavní funkce/využití je vytvořit nastavitelné stejnosměrné napětí z pevné stejnosměrné napětí zdroje pomocí polovodičů.

typy vrtulníků

hlavní klasifikace typů vrtulníků je uvedena v jiném příspěvku. Podívejte se-typy vrtulových obvodů

existují dva typy vrtulníků-AC a DC.

AC link Chopper

v případě střídavého link chopperu se první dc převede na ac pomocí střídače. Potom, AC je stupňovitý nebo stupňovitý transformátorem, který je pak pomocí diodového usměrňovače převeden zpět na dc. Ac link chopper je nákladný, objemný a méně efektivní, protože konverze se provádí ve dvou fázích.

DC Vrtulník

DC vrtulník je statické zařízení, které převádí fixní dc vstupní napětí proměnné dc výstupní napětí přímo. Vrtulník lze říci jako stejnosměrný ekvivalent střídavého transformátoru, protože se chovají stejným způsobem. Tento druh vrtulníků jsou účinnější, protože zahrnují jednu fázi konverze. Stejně jako transformátor, vrtulník lze použít ke zvýšení nebo snížení pevného stejnosměrného výstupního napětí. Vrtulníky se používají v mnoha aplikacích po celém světě v různých elektronických zařízeních. Systém vrtulníku má vysokou účinnost, rychlou odezvu a plynulé ovládání.

princip činnosti chopperu

chopper lze říci jako vysokorychlostní polovodičový spínač. Zdroj pro načtení připojení a odpojení od zátěže ke zdroji se děje rychlou rychlostí. Zvažte obrázek, zde nakrájenou zatížení napětí lze získat z konstantní stejnosměrné napětí, které má velikost Vs. Vrtulník je ten, zastoupená „SW“ uvnitř tečkovaných náměstí, které lze zapnout nebo vypnout podle potřeby.

Výstupní Napětí a proudové Křivky

Pojďme se teď podívat na výstupní proud a napětí vlna formy vrtulník. Během doby Ton vrtulník zapnutý a zatížení napětí je rovno zdroj napětí Vs. Během intervalu Toff vrtulník je z a zatěžovací proud bude téct i když neformální dioda FD . Zátěžové svorky jsou zkratovány FD a zátěžové napětí je proto během Toff nulové. Na zátěžových svorkách se tak vytvoří nasekané stejnosměrné napětí. Z grafu vidíme, že zátěžový proud je spojitý. Během časového období Ton, Zatěžovací proud stoupá, ale během Toff zatížení proud rozpadá .

Průměrné zatížení Napětí je dána tím,

V0 = Ton/ (Ton +Toff) * Vs = (T/T) V = Vs………………(1.0)

Ton : na úvazek

Hejsek : off – čas

T = Ton +Toff= sekání období

= Ton /T = duty cycle

Takže víme, že napětí může být řízena změnou pracovního cyklu A. rovnice 1.0 ukazuje, že zátěžové napětí je nezávislé na zatěžovacím proudu, může být také zapsáno jako

V0 = f. Ton. Vs

f= 1/T = sekání frekvence

Step – up Vrtulníky

V případě vrtulníku obvodu (Viz obrázek s názvem – „chopper obvodu“), uvedené v začátku tohoto článku, V0 nebo průměrný výstupní napětí je menší než vstupní napětí Vs tak tento typ vrtulníku se nazývá krok dolů vrtulník. Pro step-up chopper můžeme získat průměrné výstupní napětí V0 větší než vstupní napětí. Obrázek (a) ukazuje elementární formu krokového vrtulníku.

Pracovní Princip Step-up Vrtulník

V step-up chopper velké cívky, L je v sérii se zdrojem napětí Vs. To tvoří uzavřenou cestu, jak je znázorněno na obrázku (b). Během časového období Ton vrtulník je na induktoru ukládá energii. Když je vrtulník vypnutý, proud je nucen protékat diodou a na čas zatěžovat Toff a protože induktorový proud nemůže náhle zemřít. Když proud klesá, polarita emf indukovaná v L je obrácena. Obr (c). Výsledkem je, že celkové napětí dostupné v celé zátěži je dáno rovnicí V0 = Vs + L (di / dt). Napětí V0 překračuje zdrojové napětí, a proto obvod funguje jako stupňový vrtulník a energie, která je uložena v L, je uvolněna do zátěže.

Napětí a proud průběhy

Když vrtulník zapnutý proud přes indukčnost L se zvýší z I1 na I2. Vzhledem k tomu, vrtulník je na zdroj napětí je aplikován na L, který je vl = VS .

Když vrtulník je PRYČ, KVL na obrázku (c) může být zapsáno jako

vL – V0+Vs =0 nebo vL =V0 -Vs, kde vL je napětí na L. Variace zdroj napětí vS , zdroj, proud , zatížení, napětí v0 a zatěžovací proud iO je načrtnutý na obr. (d) . Předpokládejme, že změna výstupního proudu je lineární, energetický vstup do cívky od zdroje, v období T , je

Win= Vs (I1+I2/2) T

Během doby Toff vrtulník je volno, takže energie uvolněná cívka zatížení je

Woff = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff

předpokládejme, že systém je bezeztrátový, pak obě energie říkají, že výhra a Woff jsou stejné.

takže vyrovnáním těchto dvou dostaneme

Vs (I1+I2 / 2) Ton = (V0-Vs) (I1+I2/2).Toff

Vs Ton = (V0-Vs) Toff

V0toff = Vs (Toff + Ton) = Vs.T

V0 = VS (T/Toff) = VS (T / T-Ton) =VS (1/(1-A) ………….(2.0)

z rovnice 2.0 vidíme, že průměrné napětí napříč zátěží může být zvýšeno změnou pracovního cyklu. Pokud je vrtulník na obrázku (a) vždy vypnutý, A=0 a V0= Vs. Pokud je vrtulník vždy zapnutý, A =1 a V0 = nekonečno, jak vidíme z grafu. V praktických aplikacích vrtulník je zapnout a vypnout tak, že požadované step-up průměrný výstupní napětí, více zdroj napětí se získá.

obrázek ukazuje změnu zátěžového napětí V0 s pracovním cyklem .

Použití Step-up Vrtulník

Obrázek ukazuje rekuperační brzdění dc motoru.

princip step-up chopper lze použít pro rekuperativní brzdění stejnosměrných motorů. Napětí kotvy Ea je analogické s VS a napětí v0 je stejnosměrné zdrojové napětí. Když je vrtulník na induktoru, l ukládá energii a když je vypnutý, induktor uvolňuje energii. Pokud Ea / (1-A) přesahuje-V0 dc stroj bude pracovat jako dc generátor a kotvy proud bude proudit v opačném směru, auto-moto režimu. Vzhledem k tomu, že napájení nyní proudí ze stejnosměrného stroje do zdroje V0, způsobí regenerační rozbití stejnosměrného motoru. I při klesajících otáčkách motoru může být zajištěno regenerační lámání, protože motorová kotva Ea je přímo úměrná toku pole a otáčkám motoru.