Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach

Europejskiego Funduszu Społecznego

T. Tarczewski

2

PRZEKSZTAŁTNIKI DC/DC Z

PRZEKSZTAŁTNIKI DC/DC Z

TRANSFORMATOREM HF

TRANSFORMATOREM HF

✔

izolacja galwaniczna odbiornika od źródła zasilania jest zazwyczaj

wymagana w zasilaczach napięcia stałego o mocy do 1 kW

✔

zasilacze budowane są przy użyciu przekształtników

wielokwadrantowych wyposażonych w transformatory

✔

jako łączniki energoelektroniczne stosowane są tranzystory mocy

✔

duża częstotliwość przełączeń – redukcja wymiarów

transformatorów

✔

rodzaje przekształtników DC/DC wyposażonych w transformator:

✔

przetwornica dwutaktowa

(flyback converter) – działanie

obniżająco-podwyższające

✔

przetwornica jednotaktowa

(forward converter) – działanie

obniżające

T. Tarczewski

3

PRZEKSZTAŁTNIKI DC/DC Z

PRZEKSZTAŁTNIKI DC/DC Z

TRANSFORMATOREM HF

TRANSFORMATOREM HF

✔

transformator zapewnia dopasowanie poziomu napięcia

wyjściowego przekształtnika do wymagań odbiornika

✔

oddzielne uzwojenia wtórne transformatora umożliwiają uzyskanie

kilku izolowanych galwanicznie źródeł napięcia

✔

w przetwornicy dwutaktowej transformator magazynuje energię

magnetyczną w rdzeniu – jest ona przekazywana do odbiornika po
wyłączeniu łącznika energoelektronicznego – cechy
transformatora: duży przekrój, duża szczelina powietrzna, duże

prądy, pełne sprzężenie magnetyczne między uzwojeniami

✔

w przetwornicy jednotaktowej transformator przekazuje energię z

obwodu pierwotnego do wtórnego w czasie przewodzenia łącznika
energoelektronicznego – cechy transformatora: mała

indukcyjność rozproszenia (rdzeń bez szczeliny), duża indukcyjność

główna (mały prąd magnesujący)

T. Tarczewski

4

PRZETWORNICA DWUTAKTOWA

PRZETWORNICA DWUTAKTOWA

U

d

n = N /N

2

1

D

i

1

C

o

u

o

u

2

Z

o

i

o

=i

2

I

o

i

2

N

2

u

1

N

1

T

u

T

ciągły przepływ energii

chwilowe przerwy

w przepływie energii

U

0

=

a

1−a

n U

d

T. Tarczewski

5

PRZETWORNICA DWUTAKTOWA

PRZETWORNICA DWUTAKTOWA

u

1

=

U

d

u

T

=

0

u

2

=−

U

d

n

i

2

=

0

d i

1

dt

=−

U

d

L

1

W =

1
2

L

1

i

1

2

✔

przedział przewodzenia

łącznika T:

✔

przedział przewodzenia

diody D:

u

2

=

U

o

u

1

=−

1
n

U

o

u

T

=

U

d

+

1
n

U

o

d i

2

dt

=−

U

o

L

2

T. Tarczewski

6

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

n=

N

3

N

1

T. Tarczewski

7

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

u

1

=

U

d

u

T

=

0

u

3

=

nU

d

=

u

4

d i

o

dt

=

d i

3

dt

=

1
L

(

u

3

−

u

0

)

i

T

=

i

1

=

n i

3

+

i

M1

i

4

=

0

i

2

=

0

✔

przedział przewodzenia

łącznika T:

✔

przedział wyłączenia

łącznika T:

u

1

=−

N

1

N

2

U

d

u

T

=

U

d

(

1+

N

1

N

2

)

u

3

=−

N

3

N

2

U

d

u

4

=

0

i

3

=

0

i

4

=

i

o

i

2

=

i

M2

d i

o

dt

=

U

o

L

T. Tarczewski

8

✔

całkowite rozmagnesowanie rdzenia transformatora musi nastąpić

w każdym cyklu pracy przetwornicy – zapobiega to nasyceniu

rdzenia

✔

podczas rozmagnesowania rdzenia prąd magnesujący płynie w

obwodzie N

2

-D2 przez czas t

M

:

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

t

M

=

aT

i

U

d

N

2

N

1

✔

dopuszczalna wartość współczynnika wysterowania przetwornicy:

a

m

=

1

1+

N

2

N

1

dla: N

2

= N

1

→ a

m

= 0,5

✔

wartość napięcia odbiornika:

U

o

=

an U

d

T. Tarczewski

9

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

PRZETWORNICA JEDNOTAKTOWA

T. Tarczewski

10

✔

element składowy przetwornic DC/DC stosowanych do

przekształcania napięcia z akumulatorów lub fotoogniw

✔

duża częstotliwość przełączeń – mała masa i wymiary elementów

biernych obwodu rezonansowego

✔

moc: < 5 kW

✔

zastosowania:

✔

technika lotnicza

✔

technika satelitarna

✔

techniki przełączania: ZCS, ZVS

PRZEKSZTAŁTNIKI REZONANSOWE

PRZEKSZTAŁTNIKI REZONANSOWE

T. Tarczewski

11

SZEREGOWY MOSTKOWY

SZEREGOWY MOSTKOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

Z SZEREGOWYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

Z SZEREGOWYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

f < f

o

bezstratny proces wyłączania tranzystorów

T. Tarczewski

12

SZEREGOWY MOSTKOWY

SZEREGOWY MOSTKOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

Z SZEREGOWYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

Z SZEREGOWYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

f > f

o

bezstratny proces załączania tranzystorów

T. Tarczewski

13

SZEREGOWY MOSTKOWY

SZEREGOWY MOSTKOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY

Z RÓWNOLEGŁYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

Z RÓWNOLEGŁYM OBWODEM OBCIĄŻENIA

f < f

o

→ bezstratne wyłączanie

f > f

o

→ bezstratne załączanie