Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Topologii de baza utilizate in conversia de energie

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic








DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Tutorial instalatii electrice-AX3000
Topologii de baza utilizate in conversia de energie
Proiect sistem avertizare efractie
Transformatorul de retea
COMUTATOARE CU DIODE PIN - CONFIGURATIE DERIVATIE
SEMNALE MODULATE
Elemente de transmisie liniare 1
Calculul infasurarilor - transformator
PK635 ViewCam Pro PC camera
NORMATIV PENTRU PROIECTAREA SI EXECUTAREA SISTEMELOR DE ILUMINAT ARTIFICIAL DIN CLADIRI

Topologii de baza utilizate in conversia de energie

1 Regulatorul coborator sau Buck 36




2 Regulator urcator sau Boost 37

3 Regulator urcator coborator sau Buck-Boost 38

4 Convertizorul Flyback 39

5 Convertizorul Forward 40

6 Convertizorul Dublu Forward     41

7 Convertizorul de tip Bridge 43

8 Sisteme tip ZVT 44

8.1 Convertizorul tip Bridge cu comanda ZVT 44

8.2 Convertizorul tip Boost cu comanda ZVT 44

1 Regulatorul coborator sau Buck

Comutatorul SW este comandat de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni Vs pe rezistenta de sarcina R.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 : Comutatorul SW este inchis pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Sursa primara furnizeaza energie in sarcina R si in inductanta L unde curentul creste liniar.

Faza 2 : Comutatorul SW se deschide iar curentul prin L nu se intrerupe, apare o tensiune electromotoare indusa de sens contrar fata de caderea de tensiune din faza anterioara, aceasta tensiune deschide dioda D, dioda numita de cursa libera, iar curentul care se stabileste asigura descarcarea bobinei L in R, iar curentul descreste liniar.

Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

Formula de calcul a tensiunii de iesire este :

Vs=aVe unde 0<a<1

Deoarece a este inclus in intervalul 0,1, Vs este mai mic decit Ve, deci montajul este coborator de tensiune.

Regularea se face prin modificarea factorului de umplere a

In cazul in care curentul de sarcina este mare, dioda D poate fi inlocuita cu un MOS comandat. Datorita faptului ca in intervalul de timp in care comutatorul SW este inchis dioda D este blocata iar in intervalul de timp in care comutatorul SW este deschis dioda D este in conductie, pentru comanda celor doua dispozitive se poate pleca de la acelasi semnal de comanda. Trebuie insa ca in momentul tranzitiilor intre cele 2 faze sa nu existe scurte momente de timp in care cele 2 elemente sunt in conductie. Acest fenoment se numeste cross-conductions si in cazul in care el exista randamentul sistemului scade.

2 Regulator urcator sau Boost


Comutatorul SW este comandat de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni Vs pe rezistenta de sarcina R.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 : Comutatorul SW este inchis pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Sursa primara Ve furnizeaza energie in inductata L iar curentul creste liniar. Dioda D este blocata.

Faza 2 : Comutatorul SW se deschide, curentul prin L nu se intrerupe, apare o tensiune electromotoare indusa de sens contrar fata de caderea de tensiune din faza anterioara, aceasta tensiune se sumeaza cu tensiunea sursei de alimentare Ve iar tensiunea rezultata deschide dioda D, capacitatea C se incarca, iar curentul rezultat strabate sarcina R. Curentul descreste liniar iar tensiunea electromotoare indusa scade. Acest circuit ramane stabilit atat timp cat dioda D este polarizata direct, deci atat timp cat Vs > Ve.



Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

In circuit mai este prezenta si o dioda de start Dstart care are ca rol incarcarea in faza de start a capacitatii C la nivelul Ve. Din momentul din care circuitul functioneaza Vs va fi tot timpul mai mare decat Ve, deci dioda Dstart este tot timpul blocata. Acest circuit este necesar deoarece capacitatea C are o mare valoare iar incarcarea ei impune un curent important, curent care in lipsa Dstart ar trece prin circuitul L si D.

Formula de calcul a tensiunii de iesire este :

Vs=Ve/(1-a unde 0<a<1

Deoarece a este inclus in intervalul 0,1 Vs este mai mare decat Ve, deci montajul este urcator de tensiune.

Utilizarea tipica a montajului este pentru realizarea unui circuit urcator de la o tensiune in intervalul 110v-220v la tensiunea de 415v.

3 Regulator urcator coborator sau Buck-Boost


Circuitul este un inversor de tensiune, montajul poate fi utilizat acolo unde se doreste o tensiune diferentiala pornind de la o sursa simpla de tensiune.

Comutatorul I este comandat de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni Vs pe rezistenta de sarcina R.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 : Comutatorul SW este inchis pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Sursa primara Ve furnizeaza energie in inductanta L iar curentul creste liniar. Dioda D este blocata.

Faza 2 : Comutatorul SW se deschide, curentul prin L nu se intrerupe, apare o tensiune electromotoare indusa de sens contrar fata de cadrera de tensiune din faza anterioara, aceasta tensiune deschide dioda D , iar curentul care descreste liniar circula prin rezistenta de sarcina R. Aceasta descarcare nu este posibila decat daca Vs < 0, iar sensul curentului care circula prin R face ca tensiunea Vs sa fie negativa.

Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

Formula de calcul a tensiunii de iesire este :

Vs= - Ve*a a

Deoarece a apartine intervalului 0,1 fractia a a) poate fi subunitara sau supraunitara, deci montajul poate fi un inversor urcator sau coborator de tensiune.

4 Convertizorul Flyback


Comutatorul SW este comandat de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni de iesire Vs pe rezistenta de sarcina R.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 : Comutatorul SW este inchis pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Sursa primara Ve furnizeaza energie in inductanta L1 iar curentul creste liniar. Aceasta variatie de curent provoaca o variatie de flux care provoaca aparitia unei tensiuni Vl2 la bornele lui L Datorita faptului ca L2 este bobinata in sens contrar fata de L1 aceasta tensiune este negativa, dioda D este blocata iar prin L2 nu circula nici un curent.

Faza 2 : Comutatorul SW se deschide, curentul Il1 se anuleaza, continuitatea fluxului impune ca, curentul sa circule prin L Datorita aparitiei tensiunii electromotaoare induse in L1 tensiunea se inverseaza la bornele infasurarilor L1 si L2, dioda D intra in conductie iar tensiunea Vl2 se regaseste la bornele sarcinii R. Curentul va descreste liniar in L2 pana in ciclul urmator cand comutatorul SW se inchide din nou iar tensiunea la bornele infasurarilor se inverseaza din nou, dioda se blocheaza iar si curentul se restabileste in L1.




Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

In timpul fazei in care comutatorul este inchis, energia este stocata in miezul magnetic iar cand comutatorul se deschide energia din miezul magnetic se scurge in sarcina. Pentru ca miezul magnetic sa poata acumula energie este obligatoriu ca transformatorul sa aiba un intrefier. In cazul in care transformatorul nu are intrefier, dupa citeva cicluri de functionare primarul transformatorului devine o sarma iar comutatorul SW se distruge datorita depasirii curentului maxim admis prin comutator.

Sistemul functioneaza cu un semnal de comanda cu un factor de umplere care se modifica in jurul valorii de 50%. In acest caz valoarea maxima a tensiunii electromotoare induse in primar este egala cu Ve.

Pentru un factor de umplere dat Vs depinde de Ve pentru ca in secundar avem o redresare de varf. Amplitudinea din secundar este in raport cu amplitudinea din primar prin raportul de transformare al transformatorului. Amplitudinea din primar este dependenta de Ve.

5 Convertizorul Forward

Comutatorul I este comandat de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni de iesire Vs pe rezistenta de sarcina R.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 : Comutatorul I este inchis pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Curentul prin infasurarea L1 creste iar caderea de tensiune pe primarul L1 este Vl1. Tensiunea Vl2 din secundarul L2 este proportionala cu tensiunea Vl1 prin raportul M de transformare al transformatorului. Deci Vl2=Vl1*M.

Deoarece Vl2 este pozitiv, dioda D2 este in conductie, diodele D1 si D3 sunt blocate. Sursa primara furnizeaza energie in sarcina. Curentul in inductanta L creste liniar. In aceasta faza transformatorul se magnetizeaza.

Faza 2 : Comutatorul I se deschide, curentul primar Il1 si curentul secundar Il2 se intrerup. Pe infasurarea L1 apare o tensiune elecromotoare indusa, de sens contrar fata de tensiunea aplicata pe L1 in prima faza. Aceasta tensiune face ca dioda D3 sa intre in conductie. Curentul care circula prin circuitul astfel format demagnetizeaza transformatorul. Pentru a realiza o demagnetizare complecta a transformatorului este necesar ca infasurarea L3 sa aiba acelasi numar de spire cu infasurarea L1 , dar bineanteles diametrul sarmei poate fi mai mic.

In aceiasi faza pe bobina L din secundar apare o tensiune electromotoare indusa care face ca in secundar curentul sa circule prin dioda D1, dioda numita de cursa libera.

Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

Formula de calcul a tensiunii de iesire este :

Vs=Ve*M*a

In cea de-a doua faza in care comutatorul I este deschis se realizeaza demagnetizarea transformatorului. In cazul in care pentru a realiza demagnetizarea se utilizeaza alte tehnici, infasurarea L3 si dioda D3 pot lipsi din circuit.

6 Convertizorul Dublu Forward


In cazul sistemului Forward tensiunea maxima pe care trebuie sa o suporte comutatorul I este, in conditii normale de functionare 2Ve. Daca Ve este 48v, 2Ve=96v iar aceasta tensiune este uzuala ca U DS max pentru tranzistoarele MOS de comutatie. Daca insa Ve este 415v atunci 2 Ve =830v este o tensiune mare, iar tranzistoarele MOS care suporta un Uds=830v sunt scumpe. In plus pierderile pe care le are un tranzistor care comuta 830v sunt mari.

Pentru a elimina dezavantajul prezentat mai sus se poate utiliza sistemul dublu forward.

Comutatoarele SW1 si SW2 sunt comandate de circuitul regulator care are ca scop obtinerea unei tensiuni de iesire Vs pe rezistenta de sarcina R.

Comutatoarele SW1 si SW2 sunt comandate simultan.

Sistemul functioneaza in doua faze :

Faza 1 :Comutatoarele SW1 si SW2 sunt inchise pe perioada aT din perioada T a semnalului de comanda. Tensiunea de intrare este aplicata pe primarul L1, iar curentul prin L1 creste liniar. Tensiunea de pe L2 este o imagine a tensiunii L1 din primar. Deoarece tensiunea pe L2 este pozitiva, dioda D3 este deschisa si se stabileste o cale de curent prin L2, D3, L si rezistenta de sarcina Rs. Diodele D1, D2 si D4 sunt blocate.

Faza 2 : Comutatoarele SW1 si SW2 se deschid, pe L1 apare o tensiune electromotoare indusa de sens opus fata de tensiunea din faza 1. In secundar tensiunea pe L2 este negativa iar D3 este blocata. Pe bobina L apare o tensiune electromotoare indusa care face ca dioda D4 sa intre in conductie. In secundar se stabileste o cale de curent prin D4, L si rezistenta de sarcina Rs.

In primar datorita tensiunii electromotoare induse diodele D1 si D2 intra in conductie si se stabileste o cale de curent prin D1, L1, D2 si sursa primara Ve. Aceasta cale de curent realizeaza demagnetizarea transformatorului.



Sensul tensiunilor din aceasta faza este trecut intre paranteze.

Montajul are avantajul ca infasurarea L1 este utilizata in faza 2 pentru demagnetizarea transformatorului, deci nu mai este nevoie de o infasurare suplimentara pentru demagnetizare.

Dezavantajul sistemului este ca sistemul de comanda a comutatoarelor SW1 si SW2 este mai complicat, pentru comanda lui SW1 este obligatorie existenta unui transformator de comanda, transformator care poate fi utilizat si pentru comanda lui SW1.

7 Convertizorul de tip Bridge


Acest convertizor este utilizat in special in redresoare, acolo unde puterea redresorului este mare (1000W) iar tensiunea de intrare Ve este aproximativ 415v si este obtinuta de catre un sistem tip Boost.

Din punct de vedere al transferului de energie avem 2 faze de transfer :

Faza 1 : Comutatoarele I1 si I4 sunt inchise, pe infasurarea primara L1 a transformatorului se aplica tensiunea Ve. In secundar pe L2 si L3 avem o imagine a caderii de tensiune de pe L1. Datorita sensului de infasurare a L2 si L3, D1 este in conductie iar D2 este blocata. Se stabileste o cale de curent prin L2, D1, rezistenta de sarcina Rs si bobina L.

Faza 2 : Comutatoarele I2 si I3 sunt inchise, pe infasurarea primara L1 se aplica tensiunea Ve, dar in sens invers fata de faza precedenta. In secundar D2 este in conductie iar D1 este blocata. Se stabileste o cale de curent prin L3, D2, Rs si L.

Dificultatea sistemului consta in succesiunea fazelor. Daca sistemul ar functiona doar in faza 1 si faza 2 exista riscul ca in timpul tranzitiei dintre cele doua faze sa existe o scurta perioada de timp in care comutatoarele I1 si I2 sau I3 si I4 sa fie simultan in conductie. In acest caz comutatoarele se distrug prin depasirea curentului maxim admis. Deci intre faza 1 si faza 2 mai sunt necesare faze intermediare de tranzitie.

8 Sisteme tip ZVT

S-a constatat ca in cazul unui tranzistor MOS de comutatie, puterea disipata depinde foarte mult de tranzitia OFF-ON a tranzistorului. Cu cat tensiunea pe care tranzistorul o comuta este mai mare, cu atat puterea disipata va fi mai mare, deci radiatorul necesar pentru racire va fi mai mare si mai scump.

Pentru a micsora puterea disipata s-a introdus principiul ZVT (Zero Voltage Transition). Acest principiu presupune ca, printr-un montaj suplimentar, inainte de comutatia tranzistorului MOS principal, printr-un montaj suplimentar se coboara tensiunea la bornele lui. In momentul in care tranzistorul MOS principal a comutat, datorita faptului ca tensiunea intre drena si sursa este mica, puterea disipata va fi mult mai mica, deci se castiga in randament si arie radiator.

Acest principiu este utilizat in :

8.1 Convertizorul tip Bridge cu comanda ZVT

Structura tip punte permite, in cazul unei comenzi adecvate a comutatoarelor I1,I2,I3 si I4, ca fiecare comutator sa fie comandat in momentul in care tensiunea la bornele sale este aproape 0. Pentru a realiza acest lucru se utilizeaza un circuit de comanda care utilizeaza 8 faze.

8.2 Convertizorul tip Boost cu comanda ZVT

In cazul sistemului Boost, comutatorul principal Ip comuta pe o tensiune mare, deci cu pierderi mari. Pentru a imbunatati comutatia OFF-ON a acestui comutator, in sistem s-a mai adaugat un comutator Izvt. Circuitul de comanda inainte de a comuta pe ON tranzistorul Ip comuta pe ON tranzistorul Izvt. Astfel se inchide o cale de curent de la Ve prin L, L1 si Izvt. Tensiunea la bornele tranzistorului Ip scade, acest nivel fiind monitorizat de circuitul de comanda. In momentul in care aceasta tensiune ajunge sub un nivel dat circuitul de comanda comuta tranzistorul Ip si blocheaza tranzistorul Izvt. Diagrama celor doua semnale de comanda este prezentata in figura.


Acest mecanism imbunatateste randamentul sistemului tip boost si exista circuite specializate care comanda cei doi tranzistori.



loading...






Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 648
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site