ISTOSMJERNI PRETVARAČI
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 54

ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM PowerPoint PPT Presentation


  • 53 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM. +. 2. 2.

Download Presentation

ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

ISTOSMJERNI PRETVARAČI

S GALVANSKIM ODVAJANJEM


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

+

2

2

Amperzavoji sekundarnog svitka i2N2 sa svojim tokom Φ2 narušavaju naponsku ravnotežu primarnog svitka. Stoga primarni svitak automatski iz mreže uzima dodatnu struju i1d koja sa zavojima primarnog svitka i1dN1 protjera dodatni tok tako da se ponovno uspostavi narušena naponska ravnoteža primarnog svitka kakva je bila prije uključenja impedancije Z. Naponska ravnoteža primarnog svitka zahtijeva u transformatoru tzv. magnetsku ravnotežu:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Izravni nesimetrični pretvarač s transformatorom

D1

D2

Pitanje: Čemu služi sklopka, ako idealni transformator transformira istosmjerni napon? Za upravljanje srednjom vrijednosti napona na porednoj diodi odn. trošilu.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Izravni nesimetrični pretvarač s transformatorom i naponskom pritegom


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

i1

N : 1


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Izravni nesimetrični pretvarač s transformatorom i transformatorski spregnutom pritegom


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

tumačenje zasnovano na fizikalnoj slici

tumačenje zasnovano na modelu


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

V1N2/N1

iP

i2

xxx

xx

iP


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

xx

iP


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Neizravni pretvarač s transformatorom

Da bi to bilo moguće, paralelno trošilu mora biti spremnik električne energije.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

(za neisprekidani način rada)


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Naponsko-strujni odnosi za neisprekidani način rada

Primijetite: Kada teče struja primara, ne teče struja sekundara. Što zaključujete?


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

ISTOSMJERNI PRETVARAČI

S GALVANSKIM ODVAJANJEM

Zadatci


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Primjer 1.: Izravni nesimetrični istosmjerni pretvarač s

transformatorom

Podatci:

Vs = 48 V

R = 10 

Lx = 0,4 mH

C = 100 F

f = 35 kHz

(T = 28,57 s)

N1 / N2 = 1,5

N1 / N3 = 1

D = 0,4

Lm= 5 mH


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

  • Odredite:

  • Izlazni napon, maksimalnu i minimalnu struju kroz Lxi valovitost izlaznog napona.

  • Izlazni napon

Maksimalna i minimalna struja kroz induktivitet

Ideja proračuna (pretpostavlja se da je struja neisprekidana):

ILxsrednja struja kroz induktivitet

iLx amplituda valovitosti struje


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Srednja struja kroz Lx jednaka je struji trošila, jer je srednja struja kroz kapacitet u ustaljenom stanju jednaka nuli:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Valovitost struje računa se pod pretpostavkom da izlazni napon ima zanemarivu valovitost, tj. da je kapacitet dovoljno velik.

Porast struje tijekom vođenja tranzistora jednak je padu struje tijekom nevođenja.

Porast struje tijekom vođenja iznosi:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Kontrola. Pad struje tijekom nevođenja iznosi:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Maksimalna i minimalna vrijednost struje kroz induktivitetiLx:

Dakle, struja kroz induktivitet je neisprekidana.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Odredite:

b) Vršnu struju u primarnom namotu transformatora. Provjerite da li struja magnetiziranja padne na nulu prije početka sljedeće sklopne periode!

Vršna struja primarnog namota

Ideja proračuna: Vršna struja u primarnom namotu transformatora je jednaka zbroju vršnetransformirane struje sekundara na primar i vršne struje magnetiziranja:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Vršna struja magnetiziranja se dobije iz:

Dakle:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Provjera da li struja magnetiziranja padne na nulu prije početka slijedeće periode

Vrijeme koje je potrebno da struja magnetiziranja padne na nulu nakon otvaranja sklopke iznosi:

S obzirom da je sklopka zatvorena DT = 11,4 s, vrijeme koje je potrebno da struja magnetiziranja padnena nulu nakon početka periode iznosi 22,8 s, što je manje od sklopne periode od 28,6 s.

Pitanje: Da li se bez računanja može zaključiti da struja padne na nulu za 11,4 s?


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Primjer 2.: Izravni nesimetrični istosmjerni pretvarač s

transformatorom u neisprekidanom načinu rada

Projektni zahtjevi:

Vo= 100 V

Vs = 170 V

R = 50 

Traži se:

 prijenosni omjer transformatora

 faktor opterećenja sklopke

 Lxtakav da je struja iLx neisprekidana

sklopna frekvencija.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Prijenosni omjer transformatora

Neka je prijenosni omjer N1/N3 = 1. Ovakav odabir prijenosnog omjera rezultiramaksimalno mogućim faktorom opterećenja sklopke od 0,5. Slijedi:

Da bi se osigurao rad sklopa u sigurnom području, odabire seN1/N2 = 0,5.

Faktor opterećenja sklopke

Uz N1/N2 = 0,5:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Minimalni Lx i sklopna frekvencija

Srednja struja kroz Lx je jednaka struji trošila, jer je srednja struja kroz C u ustaljenom stanju jednaka nuli. Stoga:

Da bi se osigurao rad sklopa u neisprekidanom načinu rada (tj. ILx,min >0), iLx mora biti manji od 4 A (dvostruka srednja vrijednost). Odabirom sklopne frekvencijeod 25 kHz, dolazi se do:

Zbog sigurnosti odabire seLx = 1 mH.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Primjer 3.: Neizravni istosmjernipretvarač s transformatorom

  • Podatci:

    • Vs = 24 V

    • N1/N2 = 3

    • Lm = 500 H

    • R = 5 

    • C = 200 F

    • f = 40 kHz

    • Vo= 5 V


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

  • Odredite:

  • Potreban faktor opterećenja sklopke D.

Pretpostavit ćemo neisprekidani način rada. Ako se pokaže da pretpostavka ne stoji, račun će se ponoviti za isprekidani način rada. Uvrštenjem u transformatorsku jednadžbu:

dobiva se:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Odredite:

b) Srednju, maksimalnu i minimalnu vrijednost struje magnetiziranja iLm.

Srednja struja magnetiziranja

Računa se iz uvjeta da je ulazna snaga jednaka izlaznoj:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Maksimalna i minimalna struja magnetiziranja

Promjena struje magnetiziranja unutar jedne periode iznosi:

te slijedi maksimalna i minimalna struja magnetiziranja:

Budući da je iLm,min > 0, dokazan je neisprekidani način rada pretvarača.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Odredite:

c) Valovitost izlaznog napona.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Primjer 4.: Projektiranje neizravnog istosmjernog pretvarača s

transformatorom u neisprekidanom načinu rada

Podatci:Treba odabrati:

Vo= 32 V  prijenosni omjer transformatora

Vs = 24 V  faktor opterećenja sklopke

R = 20  sklopnu frekvenciju pretvarača

Vo/Vo= 1 %  induktivitet magnetiziranja

ILm,min = 0,2 ILm vrijednost izlaznog kondenzatora


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Prijenosni omjer transformatora

Izlazni napon Vopretvarača ovisi i oD i o N1/N2:

Zato jednu veličinu treba odabrati, a druga treba ostati pristojna (npr. da se mogu kompenzirati promjene ulaznog napona. Pretpostavimo prijeno-sni omjer transformatora N1/N2 = 1/2.

Faktor opterećenja sklopke


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Sklopna frekvencija pretvarača

Sklopna frekvencija, induktivitet magnetiziranja i razlika maksimalne i minimalne struje induktiviteta magnetiziranja povezani su jednadžbom:

Sklopnu frekvenciju odabrat ćemo izvan čujnog područja, npr. 30 kHz.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Induktivitet magnetiziranja

Treba odrediti iLm. Postavljen je uvjet ILm,min = 0,2 ILm, pa treba odrediti srednju struju magnetiziranja:

Minimalna struja magnetiziranja jednaka je 20% srednje vrijednosti struje magnetiziranja i iznosi 0,2  5,33 =1,07 A. Dakle, iLm = 2·(5,33   1,07) = 4,26 A. Uvrštenjem u:

dobiva se:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Kapacitet kondenzatora

Već je izvedeno:

pa minimalni kapacitet kondenzatora iznosi:


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Primjer 5.: Projektiranje neizravnog istosmjernog pretvarača s

transformatorom u isprekidanom načinu rada

Za neizravni pretvarač iz prethodnog primjera, poveća se vrijednost otpora trošila sa 20  na 50 . Pokažite da je struja magnetiziranja u tom slučaju isprekidana i izračunajte izlazni napon pretvarača!

Isprekidanost struje

Ideja: Naći srednju struju kroz induktivitet magnetiziranja:

i usporediti je s njezinom valovitošću “od vrha do vrha”:

Ako je ILm< iLm/2, struja je isprekidana.


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Uz korištenje odabranih vrijednosti N1/N2 = ½ if = 30 kHz, izračunatih vrijednostiD = 0,4 iLm = 37,5 H, te zadane vrijednosti R = 50 , dobije se:

2,13 A  8,53/2 A =  2,14 A


Istosmjerni pretvara i s galvanskim odvajanjem

Izlazni napon

U isprekidanom načinu rada izlazni napon više nije jednak 32 V, već raste na 45,3 V, kao i u slučaju uzlazno-izlaznog pretvarača!


  • Login