Chopper-Typen:Ein Leitfaden zur Auswahl des besten für Sie

Über Arten von Choppern:Die meisten Leistungselektronikanwendungen haben entweder vollständig ausgeschaltete oder vollständig eingeschaltete Schaltelemente. Dadurch sind ihre Verluste oft gering, was die Schaltung hocheffizient macht. Der Strom, den Sie der Last zuführen, kann jedoch diskontinuierlich sein. Für bessere Ergebnisse müssen Sie dann eine hohe Schaltfrequenz oder Glättung bereitstellen. In diesem Fall verwenden Sie einen Chopper, um das Kreislaufsystem zu stabilisieren.

Für den heutigen Artikel werden wir die Klassifizierung von Choppern basierend auf mehreren Merkmalen wie dem Kommutierungsprozess und mehr diskutieren.

1. Was ist eine Chopper-Schaltung?

Ein Chopper (oder DC-Äquivalent eines AC-Transformators) ist ein elektrisches Halbleitergerät. Es dient zum Ändern einer festen DC-Eingangsspannung (V_s ) in eine variable DC-Leistung oder Ausgangsspannung / V_o . Der DC-Ausgangswert kann kleiner als die Quellenspannung oder größer als die Eingangsspannung sein.

2. Wie funktioniert der Chopper?

Im Allgemeinen hat eine Zerhackerschaltung eine Last, einen Widerstand und eine Halbleiterdiode, wie im folgenden Diagramm dargestellt.

Ein Schaltplan eines Zerhackers

Es arbeitet mit hoher Geschwindigkeit, um die Quelle mit der Last zu verbinden, und trennt dann die Last von der Basis. Unter Verwendung des Diagramms können wir das Arbeitsprinzip wie folgt abschließen:

• Switch SW ist der Chopper und kann bei hohen Geschwindigkeiten ein EIN- oder AUS-Schalter sein. Aus diesem Grund können Sie die Last von Vs (einer Versorgungsquelle) trennen oder verbinden. Außerdem steuert das periodische Öffnen und Schließen des Stromkreises schließlich die Ausgangsspannung.
• EIN-Schalter bewirkt, dass die Quellenspannung gleich der Lastspannung ist. Umgekehrt ist bei einem AUS-Schalter die Lastspannung gleich Null.

3. Chopper-Typen

Wir haben Chopper anhand ihrer Merkmale wie folgt klassifiziert;

Basierend auf ihrem Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip ist die beste Art, wie man einen Häcksler einordnen kann. Die zwei Arten umfassen;

Wechselstrom-Zerhacker

Hier gibt es eine Spannungsinversion, bei der ein Wechselrichter eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Als nächstes leiten Sie den Wechselstrom durch einen Aufwärts- oder Abwärtstransformator. Schließlich wandelt ein Gleichrichter den Ausgang des Transformators in Gleichstrom um.

DC-Zerhacker

DC-Chopper fungieren als Abwärts- und Abwärtstransformatoren für Gleichspannung. Als solche können sie eine konstant konstante Gleichspannung je nach Typ auf einen niedrigeren oder höheren Wert verändern.

Basierend auf dem Kommutierungsprozess

Natürlich kommutierter Chopper

Der natürlich kommutierte Zerhacker arbeitet in Wechselstromkreisen, da die Versorgungsspannung von einer Wechselstromquelle stammt. Aus diesem Grund schaltet er sich aus, wenn eine negative Spannung quer zum SCR oder Thyristor anliegt.

Zwangskommutierter Chopper

Ein zwangskommutierter Zerhacker arbeitet mit Gleichstromkreisen. Sie können die Kommutierung erreichen, indem Sie den SCR-Strom unter den Stromwert senken oder die SCR-Komponente in Sperrichtung vorspannen. Beispiele sind Morgan Chopper und Jones Chopper.

Basierend auf der Verlustleistung, die beim Umschalten von Choppern auftritt

Hard Switching Chopper

Hart geschaltete Chopperschaltungen nutzen ihre Betriebsfähigkeit.

Weichschaltender Chopper

Weich schaltende Chopper verwenden LC-Resonanzkreise, um das Gerät bei Nullspannung oder -strom aus- oder einzuschalten.

Basierend auf Ausgangsspannungswerten

Die Einteilung der Chopper-Schaltungen richtet sich hier nach den Ausgangsspannungen.

Step-up- oder Boost-Chopper

Der Chopper hat eine niedrigere Quellenspannung als die durchschnittliche DC-Ausgangsspannung (V_o ˃V_s ) für den ersten. Außerdem gibt es einen Stromfluss von der Last zur Quelle. Hier hat der Laststrom eine EMK-Quelle und ist induktiv.

Step-down-Chopper

Die Quellenspannung ist höher als die durchschnittliche DC-Ausgangsspannung (V_s ˃V_o ). Im Gegenteil, der Leistungsfluss erfolgt von der Quelle zur Last.

Klassifizierung basierend auf Quadrantenbetrieb

Zerhackerschaltungen begrenzen die Stromflussrichtung durch sie, da sie statische Halbleitervorrichtungen sind. Sie können jedoch ändern, wie Ihr Hubschrauber in vier Quadranten arbeitet, und dann fünf Arten von Hubschraubern ergeben.

Die vier Chopper-Quadranten

Klasse-A-Hubschrauber/Typ-A-Hubschrauber

Class-A Chopper arbeitet nur im ersten Quadranten. Daher ist die Lastspannung (V_O ) und Laststrom (i_O ) wird immer positiv sein. Zusätzlich erfolgt die Leistungsübertragung von der Quelle zur Last, ein Beispiel ist ein Abwärtszerhacker.

Klasse-B-Chopper/Typ-B-Chopper

Es arbeitet im zweiten Quadranten. Somit ist der Laststrom negativ, während die Ausgangsspannung des Zerhackers positiv ist. Hier wird der negative Laststrom (i_o ) Die Leistungsübertragung erfolgt von der Last zur Quelle. Ein Beispiel ist eine Hochsetzstellerschaltung.

Klasse-C-Chopper/Zwei-Quadranten-Klasse-A-Chopper/Typ-C-Chopper

Das parallele Verbinden von Klasse-B- und Klasse-A-Choppern ergibt einen Klasse-C-Chopper, der im zweiten oder ersten Quadranten arbeitet. Er fungiert also im ersten Quadranten als Step-down-Chopper und im zweiten Quadranten als Step-up-Chopper.

Klasse-D-Chopper/Zwei-Quadranten-Klasse-B-Chopper/Typ-D-Chopper

Es arbeitet sowohl im vierten als auch im ersten Quadranten und kann Leistung von der Last zur Quelle oder von der Quelle zur Last übertragen. Dann können Sie die durchschnittliche DC-Ausgangsspannung mit einem Klasse-D-Chopper umkehren, während die Richtung des Laststroms nicht umkehrbar ist.

Klasse-E-Hubschrauber/Typ-E-Hubschrauber

Schließlich haben wir einen Chopper der Klasse E, der in allen Quadranten funktioniert, da es sich um einen universellen Chopper handelt. Außerdem benötigen Sie vier Dioden und vier Chopper/vier Halbleiterschalter, um eine Chopper-Schaltung der Klasse E herzustellen. Sie benötigen eine induktive Last, damit der Chopper funktioniert. Zusätzlich sollte im vierten und dritten Quadranten eine umgekehrte Polarität der Last-EMK vorhanden sein.

Anwendungen von Chopper

Sie können die Zerhackerschaltung in einer Reihe von Anwendungen verwenden, darunter:

• Akkuladung,
• Gleichspannungsanhebung,
• Schaltkondensatorfilter,
• Beleuchtung und Lampensteuerung,
• Beim Antrieb von bürstenlosen Torque-/Schrittmotoren in Stellantrieben,

Schrittmotor

• Frequenzumrichter,
• Signalverarbeitungssysteme,
• Flugzeuge und Raumschiffe
• Drehzahlregler in Gleichstrommotoren,
• Eisenbahntraktionssysteme,
• Umwandlung von Sonnenenergie
• Elektroautos mit Batteriebetrieb,
• Schaltnetzteile wie DC-DC-Wandler
• Endlich elektronische Verstärker der Klasse D.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mehrere technologische Industrien Chopper für Schnellverkehrssysteme einsetzen. Darüber hinaus haben Zerhackerschaltungen einen hohen Wirkungsgrad, eine schnelle Reaktion, Regenerationsfähigkeiten und eine reibungslose Steuerung. In anderen Fällen können Sie einige Leistungshalbleiter in einem Chopper verwenden, z. B. IGBT-Vollform und einen zwangskommutativen Thyristor.

Das war es für heute, und wir hoffen, dass Sie bei Choppern genauso viel gewonnen haben. Wenden Sie sich bei Unklarheiten oder Anfragen an uns, und wir werden es gemeinsam ausarbeiten.