Chopper-Un’introduzione generale
Choppers
Un chopper è fondamentalmente un convertitore da cc a cc la cui funzione principale / utilizzo è quella di creare tensione cc regolabile da fonti di tensione cc fisse attraverso l’uso di semiconduttori.
Tipi di chopper
La classificazione principale dei tipi di chopper è riportata in un altro post. Date un’occhiata – TIPI DI CIRCUITI CHOPPER
Ci sono due tipi di elicotteri – AC e DC.
AC Link Chopper
Nel caso di un ac link chopper, prima dc viene convertito in ac con l’aiuto di un inverter. Dopo di che, AC è intensificato-up o step-down da un trasformatore, che viene poi riconvertito in dc da un raddrizzatore a diodi. Ac link chopper è costoso, ingombrante e meno efficiente come la conversione avviene in due fasi.
Chopper DC
Un chopper DC è un dispositivo statico che converte la tensione di ingresso DC fissa in una tensione di uscita DC variabile direttamente. Un chopper può essere detto come equivalente dc di un trasformatore ac come si comportano in modo identico. Questo tipo di elicotteri sono più efficienti in quanto comportano una conversione di fase. Proprio come un trasformatore, un chopper può essere utilizzato per aumentare o diminuire la tensione di uscita CC fissa. Gli elicotteri sono utilizzati in molte applicazioni in tutto il mondo all’interno di varie apparecchiature elettroniche. Un sistema di chopper ha un’alta efficienza, una risposta veloce e un controllo regolare.
Principio di funzionamento Chopper
Un chopper può essere detto come un ad alta velocità on/off interruttore a semiconduttore. Fonte per caricare la connessione e la disconnessione dal carico alla fonte avviene in una velocità rapida. Si consideri la figura, qui una tensione di carico tritata può essere ottenuta da un’alimentazione continua costante di tensione, che ha una grandezza Vs. Chopper è quella rappresentata da” SW ” all’interno di un quadrato tratteggiato che può essere acceso o spento a piacere.
Tensione di uscita e forme d’onda di corrente
Diamo ora uno sguardo della corrente di uscita e forme d’onda di tensione di un chopper. Durante il periodo di tempo Ton il chopper è acceso e la tensione di carico è uguale alla tensione di sorgente Vs. Durante l’intervallo Toff il chopper è spento e la corrente di carico scorrerà anche se il diodo a ruota libera FD . I terminali di carico sono cortocircuitati da FD e la tensione di carico è quindi zero durante il Toff. Pertanto, ai terminali di carico viene prodotta una tensione continua tritata. Possiamo vedere dal grafico che la corrente di carico è continua. Durante la tonnellata di periodo di tempo, la corrente del carico aumenta ma durante i decadimenti correnti del carico di Toff .
Media Tensione di carico è dato da
V0 = Ton/ (Ton +Toff) * Vs = (T/T) V = Vs………………(1.0)
Ton : tempo
Toff : off – time
T = Ton +Toff= tagliere periodo
A = Ton /T = duty cycle
Quindi sappiamo che la tensione di carico può essere controllata variando il duty cycle A. equazione 1.0 mostra che la tensione di carico è indipendente dalla corrente di carico può anche essere scritta come
V0 = f. Ton .Vs
f= 1/T = tagliere di frequenza
Step – up Chopper
Nel caso del chopper circuito (Vedere figura denominata “chopper circuito”), esposto all’inizio di questo articolo, V0 o media tensione di uscita è inferiore alla tensione di ingresso Vs e quindi questo tipo di chopper è chiamato un passo verso il basso chopper. Per un chopper step-up possiamo ottenere una tensione di uscita media V0 maggiore della tensione di ingresso. La figura (a) mostra la forma elementare di un chopper step-up.
Principio di funzionamento di un chopper step-up
In chopper step-up un grande induttore, L è in serie con la tensione di sorgente Vs. Questo forma un percorso chiuso come mostrato nella figura (b). Durante il periodo di tempo Ton l’elicottero è sul induttore immagazzina energia. Quando il selettore rotante è spento la corrente è costretta a fluire attraverso il diodo e caricare per un tempo Toff e come la corrente dell’induttore non può morire improvvisamente. Quando la corrente diminuisce la polarità dell’emf indotta in L viene invertita. Fig. c). Di conseguenza la tensione totale disponibile attraverso il carico è data dall’equazione V0 = Vs + L (di/dt) . La tensione V0 supera la tensione di origine e quindi il circuito agisce come un chopper step-up e l’energia che viene immagazzinata in L viene rilasciata al carico.
Forme d’onda di tensione e corrente
Quando il selettore rotante è acceso la corrente attraverso l’induttanza L aumenterà da I1 a I2. Come il chopper è sulla tensione sorgente viene applicata a L che è vL = VS .
Quando il selettore rotante è spento, il KVL per la figura (c) può essere scritto come
vL – V0+Vs =0 o Vl =V0-Vs dove vL è la tensione attraverso L. Variazione di tensione di sorgente vS , corrente di sorgente È , tensione di carico v0 e corrente di carico iO è abbozzato nella fig (d) . Supponiamo che la variazione della corrente di uscita è lineare, l’immissione di energia a induttore dall’origine, durante il periodo di tempo Ton , è
Win= Vs (I1+I2/2) Ton
Durante il tempo Toff il chopper è spento, in modo che l’energia rilasciata dall’induttore per il carico
Woff = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
Supponiamo che il sistema sia senza perdita di dati, quindi le due energie dicono Win e Woff sono uguali.
Quindi equiparando questi due otterremo
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)
Dall’equazione 2.0 possiamo vedere che la tensione media attraverso il carico può essere aumentata variando il duty cycle. Se il selettore rotante nella figura (a) è sempre spento, A=0 e V0= Vs. Se il chopper è sempre acceso, A =1 e V0 = infinito come possiamo vedere dal grafico. Nelle applicazioni pratiche il chopper è acceso e spento in modo che la tensione di uscita media step-up richiesta, più tensione di sorgente è ottenuto.
La figura mostra la variazione della tensione di carico V0 con duty cycle .
Applicazione di Step-up Chopper
La figura mostra la frenata rigenerativa del motore a corrente continua.
Il principio di step-up chopper può essere utilizzato per la frenata rigenerativa di motori a corrente continua. La tensione dell’armatura Ea è analogia con la VS e la tensione V0 è la tensione della sorgente CC. Quando l’elicottero è acceso l’induttore L immagazzina l’energia e quando è spento l’induttore rilascia l’energia. Se Ea / (1-A) supera V0 , la macchina dc funzionerà come un generatore dc e la corrente di armatura scorrerà in una direzione opposta alla modalità di guida. Poiché la potenza ora scorre dalla macchina dc alla sorgente V0, causerà la rottura rigenerativa del motore dc. Anche a velocità del motore decrescenti, la rottura rigenerativa può essere fornita poiché l’armatura del motore Ea è direttamente proporzionale al flusso di campo e alla velocità del motore.