Choppers-een algemene inleiding

Choppers

een chopper is in feite een gelijkstroom – naar-gelijkstroomomvormer waarvan de belangrijkste functie/het gebruik bestaat in het creëren van regelbare gelijkstroomspanning uit vaste gelijkstroomspanningsbronnen door het gebruik van halfgeleiders.

typen helikopters

de hoofdclassificatie van de typen helikopters wordt in een andere post gegeven. Kijk eens – soorten CHOPPER CIRCUITS

er zijn twee soorten choppers – AC en DC.

AC Link Chopper

in het geval van een ac link chopper wordt eerst dc omgezet in ac met behulp van een omvormer. Daarna wordt AC omhoog of omlaag getrapt door een transformator, die vervolgens wordt omgezet naar dc door een diode gelijkrichter. Ac link chopper is duur, omvangrijk en minder efficiënt als de conversie wordt gedaan in twee fasen.

DC Chopper

een DC chopper is een statisch apparaat dat een vaste dc-ingangsspanning direct omzet in een variabele dc-uitgangsspanning. Een chopper kan worden gezegd als gelijkstroom equivalent van een ac transformator omdat ze zich op een identieke manier gedragen. Dit soort choppers zijn efficiënter omdat ze een fase conversie. Net als een transformator kan een chopper worden gebruikt om de vaste dc-uitgangsspanning op of neer te zetten. Choppers worden gebruikt in vele toepassingen over de hele wereld binnen diverse elektronische apparatuur. Een chopper systeem heeft een hoog rendement, snelle respons en een soepele controle.

principe van Chopper werking

een chopper kan worden gezegd als een hoge snelheid aan/uit halfgeleiderschakelaar. Bron te laden verbinding en loskoppeling van belasting naar bron gebeurt in een snelle snelheid. Overweeg het cijfer, hier kan een gehakte belastingspanning worden verkregen uit een constante dc-voeding van spanning, die een magnitude Vs. Chopper is degene vertegenwoordigd door “SW” in een gestippeld vierkant dat kan worden in-of uitgeschakeld zoals gewenst.

uitgangsspanning en Stroomgolfvormen

laten we nu eens kijken naar de uitgangsstroom en spanningsgolfvormen van een chopper. Gedurende de periode Ton de chopper is ingeschakeld en de belasting spanning is gelijk aan de bron spanning Vs. tijdens het interval Toff de chopper is uitgeschakeld en de belasting stroom zal stromen door de freewheeling diode FD . De laadklemmen worden kortgesloten door FD en de laadspanning is daarom nul tijdens Toff. Zo wordt een gehakte gelijkspanning geproduceerd bij de laadklemmen. We kunnen aan de grafiek zien dat de belastingstroom continu is. Tijdens de periode Ton, belasting huidige stijgt, maar tijdens toff belasting huidige vervalt .

gemiddelde belastingspanning wordt gegeven door

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

Ton: on-time

Toff: off-time

T = Ton +Toff= snijperiode

A = Ton / T = duty cycle

zodat we weten dat de belastingspanning kan worden geregeld door het variëren van de duty cycle A. vergelijking 1.0 geeft aan dat de belastingspanning onafhankelijk is van de belastingstroom het kan ook worden geschreven als

V0 = f. Ton .Vs

f=1 / T = hakfrequentie

Step-up Choppers

In het geval van de chopper circuit (zie figuur genaamd – “chopper circuit”) getoond in het begin van dit artikel, V0 of de gemiddelde uitgangsspanning is minder dan de ingangsspanning Vs dus dit type chopper wordt een step-down chopper genoemd. Voor een step-up chopper kunnen we een gemiddelde uitgangsspanning v0 hoger krijgen dan de ingangsspanning. Figuur (a) toont de elementaire vorm van een step-up chopper.

werkingsprincipe van een step-up Chopper

in step-up chopper een grote inductor, L is in serie met de bronspanning Vs. dit vormt een gesloten pad zoals weergegeven in figuur (b). Gedurende de periode Ton de chopper is op de inductor slaat energie. Wanneer de chopper wordt uitgeschakeld wordt de stroom gedwongen om door de diode te stromen en te laden voor een tijd Toff en als de inductor stroom niet plotseling kan sterven. Wanneer de stroom afneemt wordt de polariteit van de in L geïnduceerde emf omgekeerd. Fig (c). Als gevolg hiervan wordt de totale beschikbare spanning over de belasting gegeven door de vergelijking V0 = Vs + L (di/dt) . De spanning V0 overschrijdt de bronspanning en dus fungeert het circuit als een opstap chopper en de energie die in L wordt opgeslagen wordt vrijgegeven aan de belasting.

spannings – en stroomgolfvormen

als de chopper wordt aangezet zal de stroom door de inductantie L toenemen van I1 naar I2. Als de chopper op de bronspanning wordt toegepast op L dat is vL = VS .

wanneer de chopper uitgeschakeld is , kan de KVL voor de figuur (c) worden geschreven als

vL – V0+Vs =0 of vL =V0-Vs waarbij vL de spanning is over L. variatie van de bronspanning vS , bronstroom IS , belastingspanning v0 en belastingstroom iO wordt geschetst in de figuur (d) . Laten we aannemen dat de variatie van de uitgangsstroom lineair is, de energie-input aan de inductor van de bron, gedurende de periode Ton , is

Win= Vs (I1+I2/2) Ton

gedurende de tijd dat de chopper uitgeschakeld is, dus de energie die door de inductor aan de belasting wordt vrijgegeven is

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

laten we aannemen dat het systeem lossless is, dan zeggen de twee energieën Win en Woff zijn gelijk.

dus als we deze twee vergelijken krijgen we

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)

uit vergelijking 2.0 kunnen we zien dat de gemiddelde spanning over de belasting kan worden verhoogd door het variëren van de duty cycle. Als de chopper in de figuur (a) altijd uit Staat, A=0 en V0= Vs. Als de helikopter altijd aan staat, A = 1 en V0 = oneindigheid zoals we kunnen zien in de grafiek. In praktische toepassingen wordt de chopper in – en uitgeschakeld zodat de vereiste step-up gemiddelde uitgangsspanning, meer bronspanning wordt verkregen.

figuur toont variatie van belastingspanning V0 met duty cycle .

toepassing van Step-up Chopper

figuur toont regeneratieve remmen van dc motor.

het principe van step-up chopper kan worden gebruikt voor het regeneratief remmen van gelijkstroommotoren. De armatuurspanning Ea is analogie met de VS en spanning V0 is de dc-bronspanning. Wanneer de chopper op de inductor staat slaat L de energie op en wanneer deze uit staat geeft de inductor de energie vrij. Als Ea / (1-A) groter is dan V0 , zal de dc-machine werken als een dc-generator en zal de ankerstroom stromen in een richting die tegengesteld is aan de motormodus. Aangezien de stroom nu van de dc-machine naar de bron V0 stroomt, zal dit regeneratieve breuk van de dc-motor veroorzaken. Zelfs bij dalende motortoerentallen kan regeneratieve breuk worden geboden omdat het motoranker Ea recht evenredig is met de veldflux en het motortoerental.