Przerywacz napięcia stałego

Transkrypt

1 Przerywacz napięcia stałego Efektywna topologia układu zmienia się w zależności od stanu łącznika Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 1

2 Napięcie wyjściowe przerywacza prądu stałego Przełączanie łącznika powoduje zmianę składowej stałej napięcia wyjściowego Składowa stała napięcia wyjściowego Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 2

3 Zapewnienie nieprzerwanego przekazu energii za pomocą dławika Większość układów wymaga ciągłego zasilania dławik (choke) cewka o indukcyjności na tyle dużej, że przepływ prądu staje się ciągły Z zasady zachowania energii wynika, że prąd cewki nie może się zmienić skokowo należy zapewnić ścieżkę dla prądu przez cały okres łącznik dwupozycyjny Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 3

4 Prąd dławika mała L duża L Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 4

5 Zmniejszenie tętnienia napięcia wyjściowego za pomocą kondensatora Z zasady zachowania energii wynika, że napięcie kondensatora nie może się zmienić skokowo Kondensator zmniejsza tętnienie napięcia C u 0 u o = U o(0) + u o(a) U o(0) = D U i Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 5

6 Prąd kondensatora Do kondensatora trafia składowa przemienna prądu dławika dla idealnego kondensatora przy C cała składowa przemienna Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 6

7 Praca dławika Stan ustalony energia elementów nie zmienia się z okresu na okres Napięcie jest odcinkami stałe prąd jest odcinkami liniowy Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 7

8 Charakterystyka przetwarzania napięcia Z warunku stanu ustalonego dla dławika Dławik i kondensator mogą być rozpatrywane jako dolnoprzepustowy filtr napięcia II rzędu redukują tętnienie napięcia wyjściowego L, C : u o = const = u o(av) = U o Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 8

9 Zasada działania półprzewodnikowego łącznika dwupozycyjnego Sterowanie poprzez bramkę tranzystora Stan diody stanowi zawsze dopełnienie stanu tranzystora wynika z topologii i działania obwodu Takt 1: T załączony u D < 0 dioda wyłączona Początek taktu 2: T wyłączany R DS u T u D > U F(TO) dioda załączona Takt 2: T wyłączony stan przewodzenia diody podtrzymywany przez dławik Początek taktu 1: T załączany R DS u T u D < 0 dioda wyłącza się Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 9

10 Opis liczbowy prądu dławika Współczynnik tętnień (ripple factor) r i = i I L = 2I ac I dc I pk I dc +I ac I L ( 1+ r i 2 ) I pp 2 I ac I L r i Wartość skuteczna przebiegu trójkątnego I ac(rms) = I ac 3 = i 12 =I dc r i 12 I rms = I dc 2 2 +I ac(rms) =I dc 1+ r 2 i 12 dla r i 1 można przyjąć I rms I dc r i = 0,4 I rms = 1,007 I dc P R I 2 rms = 1,013 P R(dc) r i = 1 I rms = 1,041 I dc P R I rms2 = 1,083 P R(dc) błąd < 10% Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 10

11 Składowa stała prądu wejściowego Zależność prawdziwa zarówno dla przetwornicy idealnej (bezstratnej) jak i rzeczywistej (stratnej), dla każdej topologii i in Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 11

12 Kondensator wejściowy Konieczny dla minimalizacji tętnienia napięcia wejściowego ze względu na niezerową impedancję: źródła połączeń Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 12

13 Współczynnik przetwarzania napięcia układu stratnego Dla każdej przetwornicy Przetwornica obniżająca W celu uzyskania pożądanego napięcia wyjściowego: współczynnik wypełnienia musi być większy od wynikającego z równania przetwornicy idealnej co spowoduje także zwiększenie składowej stałej prądu wejściowego Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, lato 2018/19 13