Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach

Europejskiego Funduszu Społecznego

T. Tarczewski

2

PRZEKSZTAŁTNIKI

PRZEKSZTAŁTNIKI

BEZTRANSFORMATOROWE DC/DC

BEZTRANSFORMATOROWE DC/DC

✔

układy impulsowe – przebiegi czasowe wielkości
wejściowych lub wyjściowych formowane w postaci ciągu
impulsów o stałej lub modulowanej szerokości

✔

wykonywane za pomocą łączników półprzewodnikowych w
pełni sterowanych o częstotliwościach łączeń 500 Hz ÷ 20
kHz, 1 MHz (CMOS)

T. Tarczewski

3

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCY NAPIĘCIE

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCY NAPIĘCIE

T. Tarczewski

4

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCY NAPIĘCIE

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCY NAPIĘCIE

✔

wartość średnia napięcia odbiornika:

U

o

=

U

d

t

p

T

i

=

U

d

t

p

f

I

o1

=

U

d

R

o

exp(t

p

/ τ)−

1

exp(T

i

/ τ)−

1

−

E

o

R

o

I

o2

=

U

d

R

o

1−exp(−t

p

/ τ)

1−exp(−T

i

/ τ)

−

E

o

R

o

✔

wartości ekstremalne prądów odbiornika:

✔

tętnienie prądu odbiornika:

Δ

I

o

=

I

o2

−

I

o1

=

U

d

R

o

[

1−exp(−t

p

/ τ)][

1−exp(t

w

/ τ)]

1−exp(T

i

/ τ)

T. Tarczewski

5

TĘTNIENIA PRĄDU ODBIORNIKA

TĘTNIENIA PRĄDU ODBIORNIKA

✔

maksymalne tętnienie prądu odbiornika:

I

o

=

U

d

t

p

T

i

−

E

o

R

o

✔

wartość średnia ciągłego
prądu odbiornika:

Δ

I

om

=

U

d

R

o

1−exp(−T

i

/

2 τ)

1+exp(−T

i

/

2 τ)

Δ

I

om

=

U

d

R

o

T

i

4 τ

τ≫

T

i

T. Tarczewski

6

IMPULSOWY PRĄD ODBIORNIKA

IMPULSOWY PRĄD ODBIORNIKA

T. Tarczewski

7

DWUSTANOWA REGULACJA PRĄDU W UKŁADZIE

DWUSTANOWA REGULACJA PRĄDU W UKŁADZIE

Z PRZEKSZTAŁTNIKIEM OBNIŻAJĄCYM NAPIĘCIE

Z PRZEKSZTAŁTNIKIEM OBNIŻAJĄCYM NAPIĘCIE

T. Tarczewski

8

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

✔

przekształca napięcie stałe na napięcie jednokierunkowe o
regulowanej wartości średniej większej od napięcia źródła
zasilania

✔

obwód wejściowy ma charakter prądowy

✔

obciążenie przekształtnika stanowi zazwyczaj obwód
napięciowy

✔

napięcie wejściowe jest doprowadzane do odbiornika przy
pomocy cyklicznie załączanego i wyłączanego zaworu
półprzewodnikowego

T. Tarczewski

9

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

T. Tarczewski

10

✔

wartość średnia napięcia odbiornika:

U

o

=

U

d

T

i

t

w

=

U

d

(

1+

t

p

t

w

)=

U

d

1−

t

p

T

i

✔

zakres zmian stosowany w praktyce:

✔

największe tętnienia prądu dławika:

t

p

T

i

=

0,5

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PRZEKSZTAŁTNIK PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

t

p

T

i

∈(

0÷0,5)

T. Tarczewski

11

IMPULSOWY PRĄD

IMPULSOWY PRĄD

T. Tarczewski

12

✔

przekształca napięcie stałe na napięcie jednokierunkowe o
regulowanej wartości średniej większej lub mniejszej od
napięcia źródła zasilania

✔

dławik (lub kondensator w przekształtniku Čuka) jest
elementem pośredniczącym w przekazywaniu energii między
obwodem wejściowym i wyjściowym

✔

stan łącznika energoelektronicznego decyduje o podłączeniu
dławika do zacisków źródła zasilania lub odbiornika

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

T. Tarczewski

13

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

T. Tarczewski

14

✔

prąd i

L

może mieć charakter impulsowy przy małej mocy

pobieranej przez odbiornik

✔

wartość średnia napięcia odbiornika:

U

o

=−

U

d

t

p

t

w

=−

U

d

(

t

p

T

i

−

t

p

)=−

U

d

t

p

T

i

1−

t

p

T

i

✔

warunek obniżania napięcia:

✔

warunek podwyższania napięcia:

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PRZEKSZTAŁTNIK OBNIŻAJĄCO-

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

PODWYŻSZAJĄCY NAPIĘCIE

✔

wartość średnia napięcia dławika w stanie ustalonym jest

równa zeru

t

p

<

T

i

2

∣

U

o

∣

<

U

d

t

p

>

T

i

2

∣

U

o

∣

>

U

d

T. Tarczewski

15

PRZEKSZTAŁTNIKI DWUKIERUNKOWE

PRZEKSZTAŁTNIKI DWUKIERUNKOWE

T. Tarczewski

16

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ KIERUNKU

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ KIERUNKU

PRĄDU ODBIORNIKA PRZY ZACHOWANIU

PRĄDU ODBIORNIKA PRZY ZACHOWANIU

STAŁEJ POLARYZACJI NAPIĘCIA

STAŁEJ POLARYZACJI NAPIĘCIA

T1

T2

D2

D1

T. Tarczewski

17

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZNAKU

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZNAKU

NAPIĘCIA ODBIORNIKA PRZY NIE ZMIENIAJĄCYM

NAPIĘCIA ODBIORNIKA PRZY NIE ZMIENIAJĄCYM

SIĘ KIERUNKU PRĄDU ODBIORNIKA

SIĘ KIERUNKU PRĄDU ODBIORNIKA

T. Tarczewski

18

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

STEROWANIE SYMETRYCZNE

STEROWANIE SYMETRYCZNE

T. Tarczewski

19

✔

wartość średnia napięcia odbiornika:

U

o

=

U

d

(

2

t

p

T

i

−

1)

✔

warunek dodatniej wartości średniej napięcia odbiornika:

✔

warunek ujemnej wartości średniej napięcia odbiornika:

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

STEROWANIE SYMETRYCZNE

STEROWANIE SYMETRYCZNE

t

p

>

T

i

2

U

o

>

0

t

p

<

T

i

2

∧

E

o

<

0

U

o

<

0

T. Tarczewski

20

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

PRZEKSZTAŁTNIK DWUKWADRANTOWY –

STEROWANIE NIESYMETRYCZNE

STEROWANIE NIESYMETRYCZNE

T. Tarczewski

21

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

PRĄDU ODBIORNIKA

PRĄDU ODBIORNIKA

T. Tarczewski

22

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

PRĄDU ODBIORNIKA

PRĄDU ODBIORNIKA

ia [A]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0

5

10

15

20

T. Tarczewski

23

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

UKŁAD UMOŻLIWIAJĄCY ZMIANĘ ZARÓWNO

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

ZNAKU NAPIĘCIA ODBIORNIKA ORAZ KIERUNKU

PRĄDU ODBIORNIKA

PRĄDU ODBIORNIKA

ia [A]

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

-20

-15

-10

-5

0

T. Tarczewski

24

PRZEKSZTAŁTNIK CZTEROKWADRANTOWY –

PRZEKSZTAŁTNIK CZTEROKWADRANTOWY –

STEROWANIE SYMETRYCZNE I NIESYMETRYCZNE

STEROWANIE SYMETRYCZNE I NIESYMETRYCZNE