choppery – ogólne wprowadzenie
choppery
chopper jest w zasadzie konwerterem dc na dc, którego główną funkcją/zastosowaniem jest tworzenie regulowanego napięcia dc ze stałych źródeł napięcia dc za pomocą półprzewodników.
rodzaje chopperów
główna klasyfikacja typów chopperów podana jest w innym poście. Spójrz – rodzaje układów rozdrabniacza
istnieją dwa rodzaje rozdrabniaczy – AC i DC.
Rozdrabniacz łącza AC
w przypadku rozdrabniacza łącza ac, pierwsze dc jest konwertowane na ac za pomocą falownika. Następnie AC jest zwiększany lub zmniejszany przez transformator, który jest następnie konwertowany z powrotem na dc przez prostownik diodowy. Łącznik AC chopper jest kosztowny, nieporęczny i mniej wydajny, ponieważ konwersja odbywa się w dwóch etapach.
Chopper DC
chopper DC jest urządzeniem statycznym, które bezpośrednio przekształca stałe napięcie wejściowe dc na zmienne napięcie wyjściowe dc. Chopper można powiedzieć jako odpowiednik dc transformatora ac, ponieważ zachowują się one w identyczny sposób. Tego rodzaju śmigłowce są bardziej wydajne, ponieważ wymagają one jednoetapowej konwersji. Podobnie jak transformator, chopper może być używany do zwiększenia lub zmniejszenia stałego napięcia wyjściowego dc. Choppery są używane w wielu aplikacjach na całym świecie w różnych urządzeniach elektronicznych. System chopper ma wysoką wydajność, szybką reakcję i płynną kontrolę.
zasada działania Choppera
chopper można powiedzieć jako przełącznik półprzewodnikowy o dużej prędkości włączania/wyłączania. Źródło do obciążenia połączenie i odłączenie od obciążenia do źródła odbywa się z dużą prędkością. Rozważ rysunek, tutaj posiekane napięcie obciążenia można uzyskać ze stałego zasilania dc napięcia, które ma wielkość Vs. Chopper jest reprezentowany przez ” SW ” wewnątrz kropkowanego kwadratu, który może być włączany lub wyłączany zgodnie z życzeniem.
Napięcie wyjściowe i przebiegi prądowe
przyjrzyjmy się teraz formom fal prądu wyjściowego i napięcia choppera. W okresie czasu ton chopper jest włączony, a napięcie obciążenia jest równe napięciu źródłowemu Vs. w okresie Toff chopper jest wyłączony, a prąd obciążenia będzie płynął przez diodę freewheeling FD . Zaciski obciążenia są zwarte przez FD, a zatem napięcie obciążenia wynosi zero podczas Toff. W ten sposób na zaciskach obciążeniowych wytwarzane jest przecięte napięcie dc. Z wykresu wynika, że prąd obciążenia jest ciągły. W okresie czasu Ton, prąd obciążenia wzrasta, ale podczas Toff prąd obciążenia zanika .
średnie napięcie obciążenia jest podane przez
V0 = Ton / (Ton +Toff) * Vs = (Ton / T) V = A Vs………………(1.0)
Ton : on-time
Toff: off – time
t = Ton +Toff= okres krojenia
a = Ton /t = cykl pracy
wiemy, że napięcie obciążenia można kontrolować poprzez zmianę cyklu pracy A. równanie 1.0 pokazuje, że napięcie obciążenia jest niezależne od prądu obciążenia, można je również zapisać jako
V0 = f. Ton .Vs
f= 1/T = częstotliwość rozdrabniania
Rozdrabniacze Step – up
w przypadku obwodu rozdrabniacza (patrz rysunek o nazwie – „Obwód rozdrabniacza”) pokazany na początku tego artykułu, v0 lub średnie napięcie wyjściowe jest mniejsze niż napięcie wejściowe Vs, więc ten typ rozdrabniacza nazywany jest rozdrabniaczem step down. Dla rozdrabniacza step-up Możemy uzyskać średnie napięcie wyjściowe v0 większe niż napięcie wejściowe. Rysunek (a) przedstawia elementarną postać śmigłowca step-up.
zasada działania Step-up Chopper
w step-up chopper duży induktor, L jest szeregowo z napięciem Źródła Vs. tworzy to zamkniętą ścieżkę, jak pokazano na rysunku (b). W okresie Ton chopper jest na cewce magazynuje energię. Gdy chopper jest wyłączony prąd jest zmuszony do przepływu przez diodę i obciążenia na czas Toff i jako prąd cewki nie może umrzeć nagle. Gdy prąd zmniejsza polarność pola elektromagnetycznego indukowanego w L jest odwrócona. Rys. c). W rezultacie całkowite napięcie dostępne w całym obciążeniu jest podane równaniem V0 = Vs + L (di / dt). Napięcie v0 przekracza napięcie źródłowe i w związku z tym obwód działa jak impuls, a energia zmagazynowana w L jest uwalniana do obciążenia.
przebiegi napięciowe i prądowe
po włączeniu choppera prąd przez indukcyjność l wzrośnie z I1 do I2. Ponieważ chopper jest na źródle napięcie jest przykładane do L, które jest vL = VS .
gdy chopper jest wyłączony, KVL dla rysunku (c) można zapisać jako
vL – V0+Vs =0 lub VL =V0-Vs , gdzie VL jest napięciem w poprzek L. zmienność napięcia źródła vS , prąd źródła jest, napięcie obciążenia v0 i prąd obciążenia iO jest szkicowany na rys. (d). Załóżmy, że zmiana prądu wyjściowego jest liniowa, energia wejściowa do induktora ze źródła, w okresie czasu Ton , wynosi
Win= Vs (I1+I2/2) Ton
w czasie Toff chopper jest wyłączony, więc energia uwolniona przez induktor do obciążenia wynosi
WOFF = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
Załóżmy, że system jest bezstratny, wtedy dwie Energie mówią Win i WOFF są równe.
więc zrównując te dwa otrzymamy
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 równania 2.0 widzimy, że średnie napięcie w całym obciążeniu można zwiększyć poprzez zmianę cyklu pracy. Jeśli chopper na rysunku (a) jest zawsze wyłączony, A=0 i V0= Vs. Jeśli chopper jest zawsze włączony, A = 1 i v0 = nieskończoność, jak widać z wykresu. W praktycznych zastosowaniach rozdrabniacz jest włączany i wyłączany, dzięki czemu uzyskuje się wymagane średnie napięcie wyjściowe, większe napięcie źródłowe.
rysunek przedstawia zmianę napięcia obciążenia V0 z cyklem pracy .
zastosowanie rozdrabniacza Step-up
rysunek przedstawia hamowanie regeneracyjne silnika PRĄDU STAŁEGO.
zasada step-up chopper może być stosowana do hamowania regeneracyjnego silników prądu stałego. Napięcie armatury Ea jest analogią do VS, A Napięcie V0 jest napięciem źródła prądu stałego. Gdy chopper jest na cewce L magazynuje energię, a gdy jest poza cewką uwalniają energię. Jeśli Ea / (1-a) przekroczy V0 , maszyna prądu stałego będzie pracować jako generator prądu stałego, a prąd zwory będzie płynął w kierunku przeciwnym do trybu motoryzacyjnego. Ponieważ moc płynie teraz z maszyny prądu stałego do źródła V0, spowoduje to regeneracyjne zerwanie silnika PRĄDU STAŁEGO. Nawet przy zmniejszających się prędkościach silnika można zapewnić łamanie regeneracyjne, ponieważ twornik silnika EA jest wprost proporcjonalny do strumienia pola i prędkości silnika.