ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM

1. ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM

2. + 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:

3. 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.

9. Izravni nesimetrični pretvarač s transformatorom i naponskom pritegom

10. i1  N : 1

13. Izravni nesimetrični pretvarač s transformatorom i transformatorski spregnutom pritegom 

14. tumačenje zasnovano na fizikalnoj slici tumačenje zasnovano na modelu

15. V1N2/N1 iP i2 xxx xx iP

16. xx iP

21. Neizravni pretvarač s transformatorom Da bi to bilo moguće, paralelno trošilu mora biti spremnik električne energije.

23. (za neisprekidani način rada)

26. Naponsko-strujni odnosi za neisprekidani način rada Primijetite: Kada teče struja primara, ne teče struja sekundara. Što zaključujete?

29. ISTOSMJERNI PRETVARAČI S GALVANSKIM ODVAJANJEM Zadatci

30. 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

31. 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

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

33. 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:

34. Kontrola. Pad struje tijekom nevođenja iznosi:

35. Maksimalna i minimalna vrijednost struje kroz induktivitetiLx: Dakle, struja kroz induktivitet je neisprekidana.

36. 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:

37. Vršna struja magnetiziranja se dobije iz: Dakle:

38. 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?

39. 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.

40. 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:

41. 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.

42. 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

43. 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:

44. Odredite: b) Srednju, maksimalnu i minimalnu vrijednost struje magnetiziranja iLm. Srednja struja magnetiziranja Računa se iz uvjeta da je ulazna snaga jednaka izlaznoj:

45. 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.

46. Odredite: c) Valovitost izlaznog napona.

47. 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

48. 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

49. 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.

50. 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: