Convertidor de DC a DC es muy necesario hoy en día, ya que muchas aplicaciones industriales dependen de la DC fuente de tensión. El rendimiento de estas aplicaciones mejorará si usamos una fuente de alimentación variable de DC. Ayudará a mejorar la controlabilidad de los equipos también. Ejemplos de estas aplicaciones son los vagones de metro, los trolebuses, batería vehículos operados, etc. Podemos controlar y variar un voltaje de CC constante con la ayuda de un helicóptero.
El helicóptero es un dispositivo electrónico de potencia básicamente estático que convierte el voltaje/potencia de CC fija en voltaje o potencia de CC variable. No es más que un interruptor de alta velocidad que conecta y desconecta la carga de la fuente a gran velocidad para obtener un voltaje variable o picado en la salida.
Helicóptero puede aumentar o disminuir el nivel de voltaje DC en su lado opuesto. Por lo tanto, el helicóptero sirve para el mismo propósito en Circuito de DC transferencias en caso de circuito de CA. Así que también se conoce como transformador de corriente continua.
Dispositivos utilizados en el helicóptero
Aplicación de baja potencia: GTO, IGBT…Power BJT, Poder MOSFET etc.
Aplicación de alta potencia:Thyristor o SCR.
Estos dispositivos se representan como un interruptor en una caja de puntos para simplificar. Cuando está cerrada actual puede fluir en la dirección de la flecha solamente.
1) Bajar del helicóptero :
El helicóptero de bajada como Buck convertido se utiliza para reducir el nivel de voltaje i/p en el lado de salida. El diagrama de circuito de un helicóptero de reducción se muestra en la figura adyacente.
Cuando el CH se enciende, Vs aparece directamente a través de la carga como se muestra en la figura. Así que Vo = VS.
Cuando se apaga el CH, Vs está desconectado de la carga. Así que el voltaje de salida Vo = 0.
La forma de onda de voltaje del helicóptero de descenso se muestra a continuación:
TEN Es el intervalo en el que el helicóptero está en estado ON.
TOFF Es el intervalo en el que el helicóptero está en estado OFF.
VS Fuente o voltaje de entrada.
Vo Voltaje de salida o de carga.
T Período de corte = TEN + TOFF
Funcionamiento del helicóptero con carga resistiva
Cuando CH está encendido, Vo = VS
Cuando CH está apagado, Vo = 0
Donde, D es el ciclo de trabajo = TEN/T.
TEN puede variar de 0 a T, así que 0 D 1. Por lo tanto, el voltaje de salida Vo puede variar de 0 a VS.
Así que podemos concluir que el voltaje de salida es siempre menor que el de entrada y por lo tanto el nombre de helicóptero de descenso está justificado. El voltaje de salida y la forma de onda de corriente del helicóptero de descenso con carga resistiva se muestra a continuación.
Operación del helicóptero de descenso con carga inductiva
Cuando CH está encendido, Vo = VS
Cuando CH está apagado, Vo = 0
Durante el tiempo de encendido del helicóptero
Por lo tanto, la corriente de carga pico a pico,
Durante la hora de apagado del helicóptero
Si inductancia El valor de L es muy grande, así que carga actual será de naturaleza continua. Cuando CH está apagado inductor invierte su polaridad y se descarga. Esta corriente atraviesa libremente diodo FD.
Al igualar (i) y (ii)
Así que, de (i) obtenemos,
El voltaje de salida y la forma de onda de corriente del helicóptero de descenso con carga inductiva se muestra a continuación
2) Aumentar el helicóptero o el convertidor de impulso:
El acelerador o convertidor de aumento se utiliza para aumentar el nivel de voltaje de entrada de su lado de salida. Su diagrama de circuito y formas de onda se muestran abajo en la figura.
Operación del helicóptero Step up
Cuando el CH está encendido, provoca un cortocircuito en la carga. Por lo tanto, el voltaje de salida durante TEN es cero. Durante este período el inductor se carga. Así que, VS = VL
Donde, I es la corriente inductora de pico a pico.
Cuando el CH está apagado, el inductor L descarga a través de la carga. Por lo tanto, obtendremos la suma de ambos voltajes de la fuente VS y el voltaje del inductor VL como voltaje de salida, es decir.
Ahora, al igualar (iii) y (iv),
Como podemos variar la TON de 0 a T, entonces 0 D 1. Por lo tanto VO puede variar desde VS Es evidente que el voltaje de salida es siempre mayor que el de entrada y por lo tanto aumenta o incrementa el nivel de voltaje.
Convertidor Buck-Boost o Convertidor Step Up Step Down
Con la ayuda del convertidor Buck-Boost podemos aumentar o disminuir el nivel de voltaje de entrada en su lado de salida según nuestro requerimiento. El diagrama de circuito de este convertidor se muestra a continuación.
Funcionamiento del convertidor Buck-Boost
Cuando el CH esté encendido, el voltaje de la fuente se aplicará a través del inductor L y se cargará.
Así que VL = VS
Cuando el helicóptero está apagado, el inductor L invierte su polaridad y descarga a través de la carga y diodoAsí que…
Evaluando (v) y (vi) obtenemos,
Tomando la magnitud que tenemos,
D puede variar de 0 a 1.
Cuando, D = 0; Vo = 0
Cuando D = 0,5, Vo = VS
Cuando, D = 1, Vo =
Por lo tanto, en el intervalo 0 D 0,5, el voltaje de salida varía en el rango 0 VO VS y nos retiramos o la operación de Buck.
Mientras que en el intervalo 0,5 D 1, el voltaje de salida varía en el rango VS VO y conseguimos un paso adelante o la operación Boost.
Según la dirección del voltaje y la corriente de salida
Semiconductores Los dispositivos usados en el circuito de los helicópteros son unidireccionales. Pero disponiendo los dispositivos de forma adecuada podemos obtener el voltaje de salida así como la salida actual del helicóptero en nuestra dirección requerida. Así que, en base a estas características el helicóptero puede ser clasificado como sigue:
Antes de un análisis detallado, algunas ideas básicas sobre la Vo Io se requiere un cuadrante aquí.
Las instrucciones de Io y Vo marcada en la figura-1 se toma como dirección positiva.
Si el voltaje de salida (Vo) y la corriente de salida (Io) sigue la dirección marcada en las figuras, entonces la operación del helicóptero se restringirá en el primer cuadrante de Vo Io avión. Este tipo de operación también se conoce como motor de avance.
Cuando el voltaje de salida (Vo) sigue la dirección marcada en la fig. 1 pero la corriente fluye en la dirección opuesta a la Vo se toma positivo pero yoo como negativo. Por lo tanto, el helicóptero opera en el segundo cuadrante de Vo Io avión. Este tipo de operación también se conoce como frenado delantero.
También puede ocurrir que tanto el voltaje como la corriente de salida sean opuestos a la dirección marcada en la figura 1. En este caso, tanto la Vo y yoo se toman como negativos. Por lo tanto, la operación del helicóptero está restringida en el tercer cuadrante de Vo-Io avión. Esta operación se llama motorización inversa.
Si el voltaje de salida es opuesto a la dirección marcada en la figura 1, entonces se toma como negativo. Pero la salida actual sigue la dirección marcada en la fig. 1 y considerada como positiva. Por lo tanto, el helicóptero opera en el 4º cuadrante de Vo Io avión. Este modo de funcionamiento se llama frenado en reversa.
Ahora podemos proceder al análisis detallado de los diferentes tipos de helicóptero. Algunos helicópteros operan en un solo cuadrante, que se llaman helicópteros de un solo cuadrante. Algunos helicópteros operan en dos cuadrantes también que se conocen como helicóptero de dos cuadrantes. También es posible que un helicóptero opere en todos los cuadrantes, que se conocen como helicóptero de cuatro cuadrantes.
Helicóptero de tipo A
Se trata de un helicóptero de un solo cuadrante cuya operación está restringida en el primer cuadrante de Vo Io avión. El diagrama de circuito se muestra a continuación:
Cuando CH está en ambas Vo y yoo sigue la dirección marcada en las figuras. Por lo tanto, ambos se toman como positivos, por lo que la potencia de carga es positiva, lo que significa que la potencia se entrega desde la fuente a la tierra.
Cuando el CH está apagado, las ruedas libres actuales atraviesan diodo. Por lo tanto, Vo es cero y yoo es positivo.
En el helicóptero de tipo A se ve que el valor medio de Vo y yoo es siempre positivo. Esto también se llama «step down chopper» como valor medio de Vo es menor que el voltaje de entrada. Este tipo de helicóptero es adecuado para el funcionamiento con motor.
Helicóptero de tipo B
Este es también un helicóptero de un solo cuadrante que opera en el segundo cuadrante de Vo Io avión. El diagrama de circuito se muestra en la siguiente figura.
Es interesante notar que la carga debe tener un DC fuente de tensión E para este tipo de operación.
Cuando CH está en Vo es cero pero actual fluye en la dirección opuesta a la marcada en la figura. Cuando el helicóptero está apagado.
que excede el voltaje de la fuente VS. Así que la corriente fluye a través del diodo D y es tratada como negativa.
Por lo tanto, el actual Io siempre es negativo aquí, pero Vo es positivo (a veces cero). Por lo tanto, la energía fluye desde la carga hasta la fuente y el funcionamiento del helicóptero de tipo B está restringido en el segundo cuadrante de Vo Io avión. Este tipo de helicóptero es adecuado para la operación de frenado delantero.
Helicóptero de tipo C
Se trata de un helicóptero de dos cuadrantes cuya operación está limitada entre el primer y segundo cuadrante de Vo Io avión. Este tipo de helicóptero se obtiene conectando los helicópteros tipo A y tipo B en paralelo, como se muestra en la figura.
Cuando CH1 la corriente de encendido fluye a través del abcdefa y el inductor L se cargará. Por lo tanto, el voltaje de salida Vo y la actual Io ambos serán positivos. Cuando CH1 está apagado, la inducción descargará a través de D1 y la actual Io fluirá a través de la misma dirección con voltaje de salida cero. Por lo tanto, podemos ver el funcionamiento del CH1 no es más que la operación de un helicóptero de tipo A con el que podemos operar un helicóptero en el primer cuadrante.
Cuando CH2 está encendido, el voltaje de salida Vo será cero pero la corriente de salida Io fluirá en dirección opuesta a la corriente mostrada en la figura y el inductor se cargará. Cuando el CH2 está apagado. Voltaje de salida.
que excede el valor del voltaje de la fuente VS. Así que actual fluye a través de diodo D2 y tratada como negativa. Por lo tanto, el voltaje de salida Vo es siempre positiva y la corriente de salida Io siempre es negativo aquí. Podemos ver el funcionamiento del CH2 no es más que la operación de un helicóptero de tipo B con el que podemos operar el helicóptero en el segundo cuadrante.
Podemos concluir que el funcionamiento del helicóptero de tipo C es el funcionamiento combinado del helicóptero de tipo A y del tipo B. Este tipo de helicóptero es adecuado tanto para la operación de motor de avance como para la de freno de avance.
