Chopper | DC / DC-Wandler

DC / DC-Wandler Heutzutage wird so viel Industrie benötigtAnwendungen sind von der Gleichspannungsquelle abhängig. Die Leistung dieser Anwendungen wird verbessert, wenn wir eine variable Gleichstromversorgung verwenden. Es wird auch dazu beitragen, die Steuerbarkeit der Geräte zu verbessern. Beispiele für solche Anwendungen sind U-Bahnen, Oberleitungsbusse, batteriebetriebene Fahrzeuge usw. Wir können eine konstante Gleichspannung mit Hilfe von a steuern und variieren Häcksler.
Chopper ist eine grundsätzlich statische LeistungselektronikGerät, das eine feste Gleichspannung / Leistung in eine variable Gleichspannung oder Leistung umwandelt. Es ist nichts anderes als ein Hochgeschwindigkeitsschalter, der die Last mit hoher Geschwindigkeit von der Quelle verbindet und trennt, um eine variable oder abgehackte Spannung am Ausgang zu erhalten.

Gleichspannungswandler oder Zerhacker

Zerhacker kann den Gleichspannungspegel auf der gegenüberliegenden Seite erhöhen oder verringern. Der Chopper erfüllt also den gleichen Zweck bei der Übertragung von Gleichstromkreisen im Fall eines Wechselstromkreises. So ist es auch als DC-Transformator bekannt.

In Chopper verwendete Geräte

Low-Power-Anwendung: GTO, IGBT, Power BJT, Power MOSFET usw.
Hochleistungsanwendung: Thyristor oder SCR.
Diese Geräte sind zur Vereinfachung als Schalter in einem gepunkteten Kästchen dargestellt. Im geschlossenen Zustand kann der Strom nur in Pfeilrichtung fließen.

Chopper-Schalter

1) Zerhacken Sie den Chopper:
Der Chopper wird heruntergefahren, da Buck konvertiert ist, um den Spannungspegel an der Ausgangsseite zu reduzieren. Das Schaltbild eines Abwärtszerhackers ist in der nebenstehenden Abbildung dargestellt.

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Wenn CH eingeschaltet ist, ist Vs erscheint direkt über der Last, wie in der Abbildung gezeigt. So VO = VS.


Wenn CH ausgeschaltet ist, ist Vs wird von der Last getrennt. Also Ausgangsspannung VO = 0.

Die Spannungskurve des Abwärtszerhackers ist unten dargestellt:
Wellenform des Abwärtszerhackers

TAUF → Dies ist das Intervall, in dem sich der Chopper im EIN-Zustand befindet.
TAUS → Dies ist der Zeitraum, in dem sich der Chopper im AUS-Zustand befindet.
VS → Quell- oder Eingangsspannung.
VO → Ausgangs- oder Lastspannung.
T → Zerhackerperiode = TAUF + TAUS

Betrieb des Abwärts-Zerhackers mit resistiver Last

Wenn CH eingeschaltet ist, ist VO = VS
Wenn CH ausgeschaltet ist, VO = 0

resistiver Zerhacker


Dabei ist D der Arbeitszyklus = TAUF/ T.
TAUF kann von 0 bis T variiert werden, so dass 0 ≤ D ≤ 1 ist. Daher ist die Ausgangsspannung VO kann von 0 bis V variiert werdenS.

Wir können also schließen, dass die Ausgangsspannung immer istweniger als die Eingangsspannung, und daher ist der Name des Abwärtszerhackers gerechtfertigt. Die Ausgangsspannungs- und Stromwellenform des Abwärtszerhackers mit ohmscher Last ist unten dargestellt.
Wellenform des Abwärtszerhackers

Betrieb des Abwärts-Zerhackers mit induktiver Last

Wenn CH eingeschaltet ist, ist VO = VS
Wenn CH ausgeschaltet ist, VO = 0

Während der Einschaltzeit des Chopper


Daher Strom von Spitze zu Spitze,

induktiver Zerhacker

Während der Ausschaltzeit des Zerhackers

Wenn der Induktivitätswert von L sehr groß ist, ist der Laststrom in der Natur konstant. Wenn CH ausgeschaltet ist, kehrt der Induktor seine Polarität um und entlädt sich. Dieser Strom läuft durch die Diode FD frei.


Durch die Gleichungen (i) und (ii)

Also von (i) erhalten wir

Die Ausgangsspannungs- und Stromwellenform des Abwärtszerhackers mit induktiver Last ist unten dargestellt
Zerhackersignal mit induktiver Last

2) Steigern Sie den Chopper oder Boost Converter:
Ein Hochsetzsteller oder Hochsetzsteller wird verwendet, um den Eingangsspannungspegel seiner Ausgangsseite zu erhöhen. Das Schaltbild und die Wellenformen sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Zerhacker

Chopper-Wellenform mit induktiver Last verstärken

Bedienung des Step Up Chopper

Wenn CH eingeschaltet ist, wird die Last kurzgeschlossen. Daher Ausgangsspannung während TAUF ist null. Während dieser Zeit wird der Induktor aufgeladen. Also, VS = VL



Dabei ist ΔI der Spitze-Spitze-Induktorstrom.
Wenn CH ausgeschaltet ist, entlädt sich die Spule L durch die Last. Wir erhalten also eine Summation beider Quellenspannung VS und Induktorspannung VL als Ausgangsspannung, d.h.


Durch Gleichung (iii) und (iv)

Da wir TON von 0 bis T variieren können, ist 0 ≤ D ≤ 1. Also VO kann von V variiert werdenS zu ∞. Es ist klar, dass die Ausgangsspannung immer größer als die Eingangsspannung ist und daher den Spannungspegel anhebt oder erhöht.

Buck-Boost Converter oder Step Up Step Down Converter

Mit Hilfe des Buck-Boost-Wandlers können wir den Eingangsspannungspegel an seiner Ausgangsseite gemäß unserer Anforderung erhöhen oder verringern. Das Schaltbild dieses Umrichters ist unten dargestellt.

Buck Boost Konverter

Betrieb des Buck-Boost-Konverters

Wenn CH eingeschaltet ist, wird die Quellenspannung über den Induktor L angelegt und aufgeladen.
So VL = VS


Wenn der Chopper ausgeschaltet ist, kehrt der Induktor L seine Polarität um und entlädt sich durch die Last und die Diode So.

Durch die Auswertung von (v) und (vi) erhalten wir

In der Größenordnung bekommen wir,

D kann von 0 bis 1 variiert werden.
Wann ist D = 0; VO = 0
Wenn D = 0,5 ist, ist VO = VS
Wenn D = 1, VO = ∞
Daher variiert die Ausgangsspannung in dem Intervall 0 ≤ D ≤ 0,5 im Bereich 0 ≤ VO ≤ VS und wir bekommen einen Schritt nach unten oder eine Buck-Operation.
In dem Intervall von 0,5 ≤ D ≤ 1 variiert die Ausgangsspannung jedoch im Bereich VS ≤ VO ≤ ∞ und wir erhalten einen Aufwärts- oder Boost-Betrieb.
Je nach Richtung der Ausgangsspannung und des Stroms
Halbleitervorrichtungen, die in einer Zerhackerschaltung verwendet werdensind unidirektional. Durch die richtige Anordnung der Geräte können wir jedoch die Ausgangsspannung sowie den Ausgangsstrom vom Chopper in die gewünschte Richtung erhalten. Anhand dieser Merkmale kann der Chopper also wie folgt kategorisiert werden:
Arten von Zerhackern

Vor einer detaillierten Analyse einige grundlegende Gedanken zu VO - ICHO Quadrant ist hier erforderlich.
Die Richtungen von mirO und VO In der Figur-1 markierte Richtung wird als positive Richtung angenommen.
grundlegender Zerhacker

Wenn die Ausgangsspannung (VO) und Ausgangsstrom (IO) folgt der in Figuren markierten Richtung, dann wird die Chopper-Operation im ersten Quadranten von V eingeschränktO - ICHO Ebene. Diese Art von Betrieb wird auch als Vorwärtsfahrt bezeichnet.

Wenn die Ausgangsspannung (VO) folgt der markierten Richtung in Abb. 1, aber der Strom fließt in die entgegengesetzte Richtung als VO Positiv wird aber ich genommenO als negativ. Daher arbeitet der Chopper im zweiten Quadranten von VO - ICHO Ebene. Diese Art von Betrieb wird auch als Vorwärtsbremsen bezeichnet.

Es kann auch vorkommen, dass sowohl die Ausgangsspannung als auch der Ausgangsstrom der in Abbildung 1 angegebenen Richtung entgegengesetzt sind. In diesem Fall sind sowohl VO und ichO werden als negativ betrachtet. Daher ist der Chopper-Betrieb im dritten Quadranten von V beschränktO-ICHO Ebene. Dieser Vorgang wird als Rückwärtsfahrt bezeichnet.

Wenn die Ausgangsspannung der markierten entgegengesetzt istRichtung in Abb. 1. dann wird es als negativ betrachtet. Der Ausgangsstrom folgt jedoch der in Abb. 1 markierten Richtung. 1 und als positiv betrachtet. Daher arbeitet der Chopper im 4. Quadranten von VO - ICHO Ebene. Diese Betriebsart wird als Rückwärtsbremsung bezeichnet.

Nun können wir zur detaillierten Analyse vonverschiedene Arten von Zerhackern. Einige Chopper arbeiten nur in einem einzelnen Quadranten, die als Chopper mit einem einzelnen Quadranten bezeichnet werden. Einige Chopper arbeiten auch in zwei Quadranten, die als Zwei-Quadranten-Chopper bezeichnet werden. Es ist auch möglich, dass ein Chopper in allen Quadranten arbeitet, die als 4-Quadranten-Chopper bezeichnet werden.

Typ-A-Zerhacker

Es ist ein einzelner Quadranten-Chopper, dessen Betrieb im ersten Quadranten von V eingeschränkt istO - ICHO Ebene. Der Schaltplan ist wie folgt dargestellt:
Wenn CH eingeschaltet ist, sind beide VO und ichO folgt der in den Abbildungen angegebenen Richtung. Beide werden also als positiv angenommen, daher ist die Lastleistung positiv, was bedeutet, dass die Energie von der Quelle zum Land geliefert wird.
Wenn CH ausgeschaltet ist, wird der Strom durch die Diode freigegeben. Daher ist VO ist null und ichO ist positiv.
Bei einem Typ-A-Chopper ist dieser Durchschnittswert von V zu sehenO und ichO ist immer positiv. Dies wird auch als Step-Down-Chopper als Durchschnittswert von V bezeichnetO ist niedriger als die Eingangsspannung. Diese Art von Chopper ist für den Fahrbetrieb geeignet.

Geben Sie einen Häcksler ein

Chopper-Forward-Motoring-Modus

Zerhacker vom Typ B

Dies ist auch ein einzelner Quadranten-Chopper, der im zweiten Quadranten von V arbeitetO - ICHO Ebene. Das Schaltbild ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Zerhacker Typ B


Es ist interessant zu wissen, dass die Last für diese Art von Betrieb eine Gleichspannungsquelle E haben muss.
Wenn CH EIN ist, VO ist Null, aber der Strom fließt in die entgegengesetzte Richtung, wie in der Abbildung gezeigt. Wenn der Chopper ausgeschaltet ist.
Die die Quellspannung V überschreitetS. So fließt Strom durch die Diode D und wird als negativ behandelt.
Daher aktuelles IO ist hier immer negativ, aber VO ist positiv (manchmal Null). Somit ist der Energiefluss von der Last zur Quelle und der Betrieb des Zerhackers vom Typ B im zweiten Quadranten von V beschränktO - ICHO Ebene. Diese Art von Chopper ist für den Vorwärtsbremsbetrieb geeignet.

Typ-C-Zerhacker

Dies ist ein Zwei-Quadranten-Zerhacker, dessen Operation zwischen dem ersten und dem zweiten Quadranten von V begrenzt istO - ICHO Ebene. Dieser Zerhackertyp wird durch Parallelschalten des Zerhackers vom Typ A und B erhalten, wie in der Abbildung gezeigt.

Typ C Chopper


Wenn CH1 Ein Strom fließt durch abcdefa und der Induktor L wird aufgeladen. Daher ist die Ausgangsspannung VO und aktuelles ichO beide werden positiv sein. Wenn CH1 AUS ist, entlädt sich die Induktion über D1 und aktuelles ichO wird mit der Ausgangsspannung Null durch dieselbe Richtung fließen. Wir können also die Funktionsweise von CH sehen1 ist nichts anderes als der Betrieb eines Typ-A-Zerhackers, mit dem wir einen Zerhacker im ersten Quadranten betreiben können.
Wenn CH2 ist eingeschaltet, Ausgangsspannung VO wird Null sein, aber Ausgangsstrom IO wird in entgegengesetzter Richtung zum Strom fließen, wie in der Abbildung gezeigt, und der Induktor wird aufgeladen. Wenn CH2 ist AUS Ausgangsspannung.

Die den Wert der Quellenspannung V überschreitetS. Der Strom fließt also durch die Diode D2 und als negativ behandelt. Daher ist die Ausgangsspannung VO ist immer positiv und Ausgangsstrom IO ist hier immer negativ. Wir können den Betrieb von CH sehen2 ist nichts anderes als die Operation eines Typ-B-Zerhackers, durch den wir den Zerhacker im zweiten Quadranten betreiben können.
Wir können daraus schließen, dass der Betrieb des Zerhackers vom Typ C der kombinierte Betrieb des Zerhackers vom Typ A und Typ B ist. Diese Art von Häcksler ist sowohl für Vorwärtsfahrt als auch für Vorwärtsbremsung geeignet.

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