チョッパ-一般的な紹介

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チョッパー

チョッパーは基本的にdc-dcコンバータであり、主な機能/用途は半導体を使用して固定dc電圧源から調整可能なdc電圧を生成することです。

チョッパーの種類

チョッパーの種類の主な分類は別の投稿で与えられています。 見てみましょう–チョッパ回路の種類

チョッパにはACとDCの二つのタイプがあります。

AC Link Chopper

ac link chopperの場合、最初のdcはインバータの助けを借りてacに変換されます。 その後、ACは変圧器によってステップアップまたはステップダウンされ、その後ダイオード整流器によってdcに変換されます。 Acリンクチョッパーは、変換が二段階で行われるように、高価なかさばるとあまり効率的ではありません。

Acチョッパー図

DCチョッパー

DCチョッパーは、固定dc入力電圧を可変dc出力電圧に直接変換する静的デバイスです。 チョッパは、ac変圧器と同じように動作するため、dc相当と言えます。 彼らは一段階の変換を伴うようにチョッパーのこの種は、より効率的です。 変圧器と同じように、チョッパを使用して固定dc出力電圧を昇圧または降圧することができます。 チョッパーはさまざまな電子機器の中の多くの適用で世界中使用されます。 チョッパーシステムに高性能、速い応答および滑らかな制御がある。

Dcチョッパ図

チョッパ動作の原理

チョッパは高速オン/オフ半導体スイッチと言えます。 負荷への源負荷からの関係そして切断への源は急速な速度で起こります。 図を考えると、ここでチョップされた負荷電圧は、電圧の一定のdc電源から得ることができ、これは大きさVsを有する。Chopperは、点線の正方形の内側に”SW”で表されるものであり、必要に応じてオンまたはオフにすることができる。

チョッパ回路

出力電圧と電流波形

チョッパ波形

チョッパの出力電流と電圧波形を見てみましょう。 期間Tonの間にチョッパはつき、負荷電圧は源の電圧Vs.に等しいです間隔Toffの間にチョッパは消えて、負荷流れはフリーホイールダイオードFDを通って流れます。 負荷端子はFDによって短絡されるため、Toffの間は負荷電圧がゼロになります。 このように、チョップされた直流電圧が負荷端子に生成される。 グラフから、負荷電流が連続していることがわかります。 期間Tonの間に、負荷流れは上昇しますが、Toffの負荷流れの間に減衰します。

平均負荷電圧は

で与えられますV0=Ton/(Ton+Toff)*Vs=(Ton/T)V=A Vs………………(1.0)

Ton:on-time

Toff:off-time

T=Ton+Toff=チョッピング期間

A=Ton/T=デューティサイクル

だから、負荷電圧はデューティサイクルAを変えることによって制御できること0は、負荷電圧が負荷電流とは無関係であることを示しています。

V0=f.Tonと書くこともできます。Vs

f=1/T=チョッピング周波数

ステップアップチョッパ

この記事の冒頭に示すチョッパ回路（図”チョッパ回路”を参照）の場合、V0または平均出力電圧が入力電圧Vsよりも小さいため、このタイプのチョッパをステップダウンチョッパと呼ぶ。 ステップアップチョッパの場合、入力電圧よりも大きい平均出力電圧V0を得ることができます。 図(a)は、ステップアップチョッパの基本形状を示しています。

ステップアップチョッパの動作原理

ステップアップチョッパaの大きなインダクタでは、Lはソース電圧Vsと直列になっており、図(b)に示すように閉路を形成しています。 期間のトンの間にチョッパーは誘導器の店エネルギーにある。 チョッパがオフになると、電流はダイオードと負荷に強制的に流れ、インダクタ電流は突然死ぬことができないので、時間Toffのために強制されます。 電流が減少すると、Lで誘導される起電力の極性が逆転する。 図（c）。 その結果、負荷両端で利用可能な合計電圧は、式V0=Vs+L(di/dt)で与えられます。 電圧V0は源の電圧を超過し、それ故に回路はステップアップチョッパとして機能し、Lで貯えられるエネルギーは負荷に解放されます。

電圧および電流波形

チョッパをオンにすると、インダクタンスLを流れる電流はI1からI2に増加します。 チョッパがオンになっているとき、ソース電圧はvL=VSであるLに印加されます。

チョッパがオフの場合、図(c)のKVLは

vL–V0+Vs=0またはvL=v0-Vsと書くことができます。 出力電流の変動が線形であり、電源からインダクタに入力されるエネルギーは、期間Tonの間に

Win=Vs(I1+I2/2)ton

チョッパがオフの間に

woff=(V0-Vs)(I1+I2/2)であると仮定しましょう。Toff

システムが可逆であると仮定すると、2つのエネルギーはWinとWoffが等しいと言います。したがって、これら2つを等しくすると、

Vs(I1+I2/2)Ton=(V0-Vs)(I1+I2/2)が得られます。Toff

Vs Ton=(V0-Vs)Toff

V0Toff=Vs(Toff+Ton)=Vs.V0=VS(T/Toff)=VS(T/T-Ton)=VS(1/(1-A))=VS(1/(1-A))=VS(1/(1-A))=VS(1/(1-A))=VS(1/(1-A))) ………….(2.0)

式2.0から、デューティサイクルを変化させることにより、負荷両端の平均電圧をステップアップできることがわかります。 図(a)のチョッパが常にオフの場合、A=0、V0=Vsです。 グラフからわかるように、チョッパーが常にオンの場合、A=1、V0=infinityです。 実用的なアプリケーションでは、チョッパは、必要なステップアップ平均出力電圧、より多くのソース電圧が得られるようにオンとオフされます。

図は、デューティサイクルによる負荷電圧V0の変化を示しています。

ステップアップチョッパーの応用

図はdcモータの回生制動を示しています。

昇圧チョッパの原理は、DCモータの回生制動に使用できます。 電機子電圧EaはVSと類似しており、電圧V0はdc電源電圧です。 チョッパーがインダクタ上にあるとき、Lはエネルギーを貯蔵し、インダクタがオフになっているときにエネルギーを放出する。 Ea/(1-A)がV0を超えると、dcマシンはdcジェネレータとして動作し、電機子電流はモータリングモードとは反対の方向に流れます。 電源がdcマシンからソースV0に流れているので、dcモータの回生破壊を引き起こします。 減少したモーター速度で、再生破損はモーター電機子Eaが分野の変化およびモーター速度に正比例しているので提供することができる。