Choppers – en allmän introduktion

Choppers

en chopper är i grunden en dc till dc-omvandlare vars huvudsakliga funktion / användning är att skapa justerbar likspänning från fasta likspänningskällor genom användning av halvledare.

typer av choppers

huvudklassificeringen av typerna av choppers ges i ett annat inlägg. Ta en titt – typer av CHOPPERKRETSAR

det finns två typer av choppers – AC och DC.

AC Link Chopper

när det gäller en ac link chopper omvandlas första dc till ac med hjälp av en växelriktare. Därefter förstärks eller förstärks AC av en transformator, som sedan omvandlas tillbaka till dc av en diodlikriktare. Ac link chopper är kostsam, skrymmande och mindre effektiv eftersom omvandlingen sker i två steg.

DC Chopper

en DC chopper är en statisk anordning som omvandlar fast dc-ingångsspänning till en variabel dc-Utgångsspänning direkt. En chopper kan sägas som dc-ekvivalent av en ac-transformator när de beter sig på ett identiskt sätt. Denna typ av helikoptrar är mer effektiva eftersom de innebär ett steg konvertering. Precis som en transformator kan en chopper användas för att öka eller minska den fasta likspänningen. Choppers används i många applikationer över hela världen inom olika elektroniska utrustningar. Ett choppersystem har hög effektivitet, snabb respons och en smidig kontroll.

principen för Chopper Drift

en chopper kan sägas som en hög hastighet på/av halvledarbrytare. Källa för att ladda anslutning och frånkoppling från Last till källa sker i snabb hastighet. Tänk på figuren, här kan en hackad belastningsspänning erhållas från en konstant likströmsspänning, som har en storlek Vs. Chopper är den som representeras av ”SW” inuti en prickad kvadrat som kan slås på eller av efter önskemål.

utgångsspänning och Strömvågformer

Låt oss nu ta en titt på utströmmen och spänningsvågformerna hos en chopper. Under tidsperioden ton chopper är påslagen och belastningsspänningen är lika med källspänning Vs. under intervallet Toff chopper är avstängd och belastningsströmmen kommer att flöda om frihjulsdioden FD . Lastterminalerna är kortslutna av FD och lastspänningen är därför noll under Toff. Således produceras en hackad likspänning vid lastterminalerna. Vi kan se från diagrammet att belastningsströmmen är kontinuerlig. Under tidsperioden Ton, belastningsströmmen stiger men under Toff belastningsströmmen sönderfaller .

Genomsnittlig belastningsspänning ges av

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

Ton: i tid

Toff: off-time

T = Ton + Toff= hackningsperiod

A = Ton /T = arbetscykel

så vi vet att lastspänningen kan styras genom att variera arbetscykeln A. ekvation 1.0 visar att belastningsspänningen är oberoende av belastningsström det kan också skrivas som

V0 = f. Ton .Vs

f = 1 / T = hackfrekvens

Step – up Choppers

i fallet med chopperkretsen (se figur som heter – ”chopper circuit”) som visas i början av denna artikel är V0 eller den genomsnittliga utspänningen mindre än ingångsspänningen Vs så denna typ av chopper kallas en step down chopper. För en step-up chopper kan vi få en genomsnittlig utspänning V0 större än ingångsspänningen. Figur (A) visar den elementära formen av en step-up chopper.

arbetsprincip för en Step-up Chopper

i step-up chopper är en stor induktor, L i serie med källspänningen Vs. detta bildar en sluten bana som visas i figuren (b). Under tidsperioden Ton chopper är på induktorn lagrar energi. När chopper är avstängd strömmen tvingas strömma genom dioden och belastning för en tid Toff och som induktorströmmen inte kan dö plötsligt. När strömmen minskar polariteten hos emf inducerad i L vänds. Fig (c). Som ett resultat ges den totala spänningen som är tillgänglig över belastningen av ekvationen V0 = Vs + L (di/dt) . Spänningen V0 överstiger källspänningen och därmed fungerar kretsen som en uppstegshackare och energin som lagras i L släpps ut till lasten.

spännings-och strömvågformer

när hackaren slås på kommer strömmen genom induktansen l att öka från I1 till I2. Eftersom chopper är på källspänningen appliceras på L som är vL = VS .

när helikoptern är avstängd kan KVL för figuren (c) skrivas som

vL – V0+Vs =0 eller vL =V0-Vs där vL är spänningen över L. Variation av källspänning vS , Källström är , belastningsspänning v0 och belastningsström iO skisseras i fig (d) . Låt oss anta att variationen i utgångsströmmen är linjär, energitillförseln till induktorn från källan, under tidsperioden Ton, är

Win= Vs (I1+I2/2) Ton

under tiden Toff chopper är avstängd, så den energi som frigörs av induktorn till lasten är

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

Låt oss anta att systemet är förlustfritt, då säger de två energierna Win och Woff är lika.

så att jämföra dessa två kommer vi att få

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)

från ekvationen 2.0 kan vi se att medelspänningen över lasten kan ökas genom att variera arbetscykeln. Om hackaren i figuren (a) alltid är avstängd, A=0 och V0= Vs. Om hackaren alltid är på, A =1 och V0 = oändlighet som vi kan se från diagrammet. I praktiska tillämpningar chopper slås på och av så att den erforderliga step-up genomsnittliga utgångsspänningen, mer källspänning erhålls.

figuren visar variation av lastspänning V0 med arbetscykel .

tillämpning av Step-up Chopper

figuren visar regenerativ bromsning av likströmsmotor.

principen för step-up chopper kan användas för regenerativ bromsning av likströmsmotorer. Ankarspänningen Ea är analogi med VS och spänning V0 är dc-källspänningen. När hackaren är på induktorn l lagrar energin och när den är avstängd frigör induktorn energin. Om Ea / (1-a) överstiger V0 , kommer dc-maskinen att fungera som en likströmsgenerator och ankarströmmen kommer att strömma i motsatt riktning mot motorläget. Eftersom strömmen nu strömmar från dc-maskinen till källan V0 kommer det att orsaka regenerativ brytning av likströmsmotorn. Även vid minskande motorhastigheter kan regenerativ brytning tillhandahållas eftersom Motorarmaturen Ea är direkt proportionell mot fältflödet och motorhastigheten.