Variatoare de tensiune continua cu comutatie proprie

Variatoare de tensiune continua cu comutatie proprie

(comutaie fortata)

Convertoarele cu comutatie proprie nu dispun de tensiune sau putere reactiva

din exteriorul convertorului pentru realizarea comutatiei curentului de sarcina

de pe un ventil pe urmatorul.

Aceasta comutatie se poate realiza numai in mod fortat .Fenomenul comutatiei

fortate a fost studiat in capitolul 3 al lucrarii prezente.

Comutatia fortata presupune existenta unui circuit de stingere care dispune de

tensiunea necesara fenomenului de comutatie.In majoritatea cazurilor aceasta

tensiune de stingere se obtine de la condensatoare numite de stingere se obtine

de la condensatoare numite de stingere sau de comutatie.

Circuitele de comutatie realizate pe baza energiei inductive acumulate sunt

foarte rar utilizate.

1 Functionarea variatorului de tensiune continua

Variatorul de tensiune continua sau chopperul este un convertor cu comutatie

fortata care transforma tensiunea continua aplicata la intrare in impulsuri

dreptunghiulare de tensiune la iesire.

Fig. 1. Schema de principiu a convertorului cc-cc

Contactorul static CS din figura 1 intrerupe circuitul cu o frecventa ridicata

f=1/T .

Marimea de iesire va avea forma:

Reglajul marimii de iesire la acest tip de convertor se poate face folosind

modulatia in durata a impulsurilor (PWM),in frecventa(PFM) sau ambele.

Comanda in durata a impulsurilor se realizeaza prin pastrarea constanta a

frecventei ridicata f=1/T si modificarea duratei de conectare Tc a contactorului

static CS.

Comanda in frecventa a impulsurilor se realizeaza prin mentinerea duratei de

conectare a contactorului static constata si modificarea perioadei T.Metoda este

mai putin folosita deoarece se impune conditia ca perioada T sa fie mult mai

mica decat constanta electrica a circuitului de sarcina

In cazul regimului de functionare permanent variatia curentului prin circuitul

de sarcina se incadreaza intre o limita maxima Imin si o limita maxima Imax.

Regimul de current interrupt apare daca Imin devine 0 , adica daca curentul prin

dioda de fuga Df se anuleaza inaintea reconectarii contactorului static CS.

Functionarea chopperului se studiaza pentru cazurile in care alimenteaza o

sarcina rezistiv-inductiva si respective un motor de curent continuu.

Fig. 2. Regimurile de functionare

1.1 Variatorul de tensiune continua cu sarcina rezistiv inductive

Daca se presupune regimul de functionare neintrerupt , ecuatiile de

functionare pentru circuitul din fig 3 se scriu:

Fig. 3. Schema de alimentare a sarcinii rezistiv inductive

Din conditiile initiale se determina constantele de integrare:

1.2 Variatorul de tensiune continua cu sarcina motor de curent

continuu cu excitatie separata

Se presupune ca motorul din figura 4 se afla in regim de curent neintrerupt

si functioneaza la turatie constanta.Ecuatiile de functionare ale motorului de c.c cu excitatie separata sunt:

2 Chopperul Jones

Este un convertor cu circuit de comutatie parallel complet oscilant comandat

prin tiristoare .Schema de principiu a chhoperului Jones se prezinta in figura

5. Functionarea chhoperului se poate explica in trei etape prin analiza schemei

din figura

Etapa 1:se incarca condensatorul C prin amorsarea lui T2.Tiristorul T1 se stinge

independent.

Etapa 2:se amorseaza tiristorul T1 prin aplicarea impulsului de comanda pe

grila.Condensatorul de comutare isi schimba polaritatea.Curentul principal

circula prin circuitul de sarcina.

Etapa 3: se amorseaza tiristorul T2 iar tensiunea pe condensatorul C polarizeaza

invers tiristorul principal.Curentul principal circula prin diode de fuga.

Variatia tensiunii pe condensator si a tensiunii pe sarcina sunt prezentate in

figura 7.

Fig. 5. Schema de principiu a convertorului Jones

Fig.   Functionarea convertorului Jones

2.1 Alegerea componentelor convertorului Jones

Valoarea curentului maxim admisibil prin tiristorul principal se recomanda sa

fie:

Fig. 7. Variatia tensiunii la bornele condensatorului si a sarcinii

2.2 Simularea convertorului Jones

Schema de simulare SPICE este prezentata in figura 8 iar fisierul de circuit

este precizat in continuare.

Fig. 8. Schema de simulare SPICE a convertorului Jones

Fig. 9.Variatia in timp a tensiunii pe condensator, a tensiunii pe sarcina si a curentului prin sarcina