8/10/2019 VTC Coborator de Tensiune

1/5

1

Variator de tensiune continu cobortor de tensiune de tipBuck

Rezumat:

Variatoarele de tensiune continu sau chopperele sunt convertoare curentcontinuu-curent continuu, utilizate pentru alimentarea sarcinii cu curentcontinuu, sub tensiune reglabil, cu comutaie comandat.

Chopperul se intercaleazntre sursa de tensiune continu constant Ui isarcina care necesitla bornele sale o tensiune de valoare medie Us reglabil.

Componentele semiconductoare utilizate n partea de forsunt tiristoare,tiristoare GTO, tranzistoare bipolare, MOSFET sauIGBT. Intrarea n conductie,ca i blocarea componentelor, se realizeazla momente bine precizate, definite

prin comand.

De obicei, chopperele sunt utilizate pentru variaia i reglajulvitezeimainilor electrice de curent continuu, care lucreaz n domeniul traciuniielectrice (trenuri, troleibuze, vehicule alimentate de la baterii).

n raport cu alte tehnici de reglaj al tensiunii continue VTC-urile au ca i

avantaje :randamentul ridicat , inerie redus , absena contactelor electricealunecatoare.

Chopperele se construiesc pentru puteri cuprinse ntre zeci i milioane dewatt. Uzual, frecvena de comutaie este cuprins ntre 100Hz i 1kHz, dar sunti choppere construite la 10kHz, sau mai mult.

Clasificarea chopperelor:

dupa raportul ntre tensiunea la ieire i tensiunea la intrare:

chopper cobortor (STEP DOWNBuck converter) ;

chopper ridictor (STEP UP-Boost converter)

chopper cobortor-ridictor (STEP DOWN/UP-Buck-Boost converter)

dupcadranul planului n care funcioneaz :

chopper pentru un cadran, pentru 2 cadrane i pentru 4 cadrane;

dupmodul de transfer al energiei:

chopper cu legaturdirect ichopper cu legatur indirect .

8/10/2019 VTC Coborator de Tensiune

2/5

2

1.VTC cobortor de tensiune de tip Buck-chopper cobortor(STEP DOWN converter) sau chopper serie (BUCK converter),la care tensiuneade la ieire este mai mic, sau cel mult egal, cu tensiunea de la intrare.

1.1 GENERALITIn cazul variatoarelor de tensiune continu, tensiunea (medie) de ieire

trebuie controlat pentru a ajunge la nivelul dorit, dei tensiunea de intrare (dec.c.) i rezistena de sarcin pot fi fluctuante. Variatoarele de tensiune continuse comport ca nite transformatoare de c.c., dar conversiatensiunii de c.c.este obinut prin semiconductoarele de putere, care funcioneaz n comutaie,la frecven nalt. Valoarea medie a tensiunii de ieire este ajustat princontrolul duratelor de funcionare anclanat /declanat (tON) i (tOFF).

Exist trei strategii de baz pentru a controla convertoarele de tensiune continu:a) Funcionarea la frecven constant: tON + tOFF= TS= 1/fS= const., dar cu

(tON) i (tOFF) variabile: aceast strategie poart numele de strategia demodulare n durat (Pulse Width Modulation, PWM);

b) Meninerea constant a duratei (tON) i modificarea duratei (tOFF): strategiaeste numit: strategia cu modulare n frecven (Pulse FrequencyModulation, PFM);

c)

Toi trei parametrii (tON), (tOFF) i (fS) sunt variabili.

Figura 1.1Scema de principiu a chopperului de tip Buck

1.2 Modul de funcionare:

Cnd T1se inchide, T2se deschide i invers. T2este calea prin care trececurentul iscnd T1este deschis.

8/10/2019 VTC Coborator de Tensiune

3/5

3

Sursa care furnizeaz tensiunea Uieste consideratsursa de tensiune (cuimpedana intern nul). Funionarea sehemei din fig1.1va fi explicat pentrucazul sarciniireceptor de curent.

Cnd T1este nchis n timpul tc , Us= V i is= iT1= Is; T2este deschis, deciiT2= 0.

Cnd T1se deschide i T2se nchide: us= 0, iT2= Is , iT1= 0.

Figura 1.2Formele de und ale VTC-ului de tip Buck

Se observ ctensiunea de intrare este choppat de cele dountreruptoare Tli T2. ntreruptorul principal T1este n serie cu sarcina.

Valoarea medie a tensiunii la ieire Us este:

8/10/2019 VTC Coborator de Tensiune

4/5

4

unde - factor de umplere (0,1) ce face s varieze Usde la 0 laUi; tc-durata de nchidere a lui T1 i T - perioada.

Relaia (*) arat c, dacconducia este continu, exist o dependen

liniar ntre tensiunea de intrare Uii tensiunea la ieire Us,care esteindependent de curentul de sarcin.

Curentul Is este perfect neted. n realitate, din cauza imperfeciuniisarcinii, curentul isare o ondulaie Is.

Modul de funcionare arat cT1trebuie s fie un ntreruptor cu nchiderei deschidere comandat, dar T2poate fi un ntreruptor cu comutaie spontan,urmnd comutaiei lui T1.

Pentru ntreruptorul T1se utilizeazun tranzistor bipolar, un MOSFET, unIGBT, un tiristor normal, sau un GTO iar T2este o diodde regim liber (DRL).

Figura 1.3 Formele de und pentru chopperul cobortor n regim de conduciecontinu.

2. Concluzii:

1.Variabila de ieire este valoarea medie a tensiunii de sarcin (numit icomponent de curent continuu), neglijnd armonicile.

2.Curentul de sarcin n regim staionar conine componenta continupeste care se suprapune componenta rezidual de curent alternativ. Curentulcontinuu (componenta continu) de sarcin se poate determina prin mediereavalorilor instantanee.

8/10/2019 VTC Coborator de Tensiune

5/5

5

Bibliografie:

1.Florin Ionescu, Dan Floric, Smaranda Niu, Cristian Bogu, Jean-Paul Six, Philippe DeLaRue: Electronic de Putere , Convertoarestatice; Editura Tehnic.

2.Electronic de putere i reglare automat.

3. Viorel Popescu , Dan Lascu , Dan Negoiescu: Convertoare deputere n comutaie, 1999-Editura de Vest, Timioara.