7.5.2015

1

ISTOSMJERNAPRETVORBA

dr.sc.IgorPetrovi,mag.ing.el.VisokatehnikakolauBjelovaru

Elektromehanikipretvarai

SJEATESEIDEJE?

2

2

OSNOVNISKLOPNIELEMENT

3

TRANSFORMATORSKEJEDNADBE

Transformatorska jednadba opisuje omjer ulazne i izlazne elektrine veliine

Podsjeaju na transformator!

PRVA TRAN FORMATOR KA JEDNADBA PRVA TRANSFORMATORSKA JEDNADBA je ovisnost izlaznog napona o ulaznom naponu

pretvaraa DRUGA TRANSFORMATORSKA JEDNADBA

je ovisnost izlazne struje o ulaznoj struji pretvaraa

4

TRANSFORMATORSKEJEDNADBE

1. T. J. dobiva se iz uvjeta periodinog napona na induktivitetu L

( ) 0=T dttu

5

2. T. J. moe se dobiti iz 1. T. J. izjednaavanjem ulazne i izlazne snage, ili iz uvjeta periodine struje na kapacitetu C

( ) 00

= L dttu

5

( ) 00

=T C dtti

DCDCPRETVARAI

zzSILAZNI PRETVARA SILAZNI PRETVARA (Buck)(Buck)

zzUZLAZNI UZLAZNI PRETVARA (Boost)PRETVARA (Boost)

6

zzSILAZNOSILAZNO--UZLAZNI (BuckUZLAZNI (Buck--boost)boost)

zzUKOV PRETVARAUKOV PRETVARA

7.5.2015

2

IZRAVNAVARIJANTA

z Zajedniki sklopni element za dvije vrste izravnih istosmjernih pretvaraa

z SILAZNI (Buck)

7

SILAZNI (Buck)

zUZLAZNI (Boost)

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

8

Ako je C dovoljno velik napon troila je konstantan Srednja vrijednost struje troila je jednaka srednjoj

struji induktiviteta... Zato? Srednja vrijednost napona na diodi je jednaka

srednjoj vrijednosti napona troila... Zato?8

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

Za neisprekidani nain rada naponska transformatorska jednadba izvodi se iz uvjeta da je srednji napon na induktivitetu jednak 0

9

9

( ) ( )Bd

dddB

ddB

DVVDVVDVDV

TDVDTVV

==

= 1

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

Strujna transformatorska jednadba izvodi se iz injenice da su gubici zanemarivi, pa je izlazna snaga jednaka ulaznoj:::

IDVIVPP dB =

10

Isto se moe dobiti i pomou injenice da je srednja struja kondenzatora jednaka 0

DII

IDVIV

Bd

dBBB

==

10

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

Struja troila kod koje pretvara prelazi u isprekidani reim rada zove se kritina struja troila

za dio voenja sklopke:

dtdiLV LL =

11

i napon:

( )DDLTVDT

LDVVDT

LVVII BBBdBLMdk ==== 122

121

21

11

DTILVV

dtLM

dB =

Bd DVV =

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

Karakteristika Idk u ovisnosti o faktoru voenja D (ako je VB konstantno) ( )DD

LTVI Bdk = 12

12

12

7.5.2015

3

SILAZNI(BUCK)PRETVARA

U isprekidanom nainu rada struja ne tee kroz troilo cijelo vrijeme periode T

Akomulirana energija u L nije dovoljno velika da struja tee cijelo vrijeme nevoenja sklopke S

( )( )

Bd

Bd

ddB

VDDV

DVDVTVDTVV

+==+

=

13

1

7.5.2015

4

UZLAZNI(BOOST)PRETVARA

Strujna transformatorska jednadba dobiva se standardno pomou izjednaavanja ulazne i izlazne snage

dd

izul

IVIVPP=

=

19 ...ili19

( )( ) Bd

BB

Bd

Bd

Bd

ddBB

IDI

IV

DVI

IVVI

IVIV

=

=

==

1

1

UZLAZNI(BOOST)PRETVARA

...isto se moe dobiti i pomou injenice da je srednja struja kondenzatora jednaka 0

20

( )( )

( ) BdBBd

dBdBd

dBd

IDIDIII

DIDIIIDITDIIDTI

==

+==

1

1

20

UZLAZNI(BOOST)PRETVARA

Struja troila kod koje pretvara prelazi u isprekidani reim rada zove se kritina struja troila

za dio voenja sklopke:

dtdiLV LL =

21

i napon:

( ) ( ) ( )21211

211

21 DDV

LTTDD

LVDII dBLKdk ===

21

DTILV

dtLM

B =

DVV Bd = 1

UZLAZNI(BOOST)PRETVARA

Karakteristika Idk u ovisnosti o faktoru voenja D (ako je Vd konstantno) ( )21

21 DDVLTI ddk =

22

22

ddkMAX

ddkMAX

VLTI

VLTI

272

32

31

21 2

=

=

Maximum Idk za D = 1/3

ZATONEIZRAVNA?

Sjetimo se to predstavlja neizravni istosmjerni pretvara...

DC napon pretvaramo u AC napon, a onda takav DC napon pretvaramo u AC napon, a onda takav dobiveni AC napon pretvaramo u DC napon, ujedno mijenjajui i naponsku razinu DC napona

...zato se zove neizravna pretvorba

23

NEIZRAVNAVARIJANTA

z Zajedniki sklopni element za dvije vrste neizravnih istosmjernih pretvaraa

z SILAZNO-UZLAZNI

24

SILAZNO UZLAZNI(Buck-boost)

z UKOV

7.5.2015

5

SILAZNOUZLAZNIPRETVARA

25

Ako je C dovoljno velik napon troila je konstantan Srednja vrijednost struje troila je jednaka srednjoj

struji diode... Zato?

25

SILAZNOUZLAZNIPRETVARA

Prva transformatorska jednadba izvodi se iz uvjeta da je srednji napon na induktivitetu jednak 0:

( )dBD

TDVDTV = 1

26Bd IDDI = 1

26

Bd VDDV = 1

Ve po iskustvu bi mogli nai i drugu transformatorsku jednadbu:

SILAZNOUZLAZNIPRETVARA

...ali ipak provjerimo drugu transformatorsku jednadbu

il PP =Izjednaavanjem snaga:

( )( )Ili srednja struja na C

27

27

Bd

B

B

Bd

ddBB

izul

IDDI

I

DDV

VI

IVIVPP

=

==

11

( )( )

Bd

BBd

dBdB

d

dLd

IDDI

DIIDI

DIIIDIDI

TDIIDTI

==

+==

1

1

SILAZNOUZLAZNIPRETVARA

Zato je IIBB=DI=DILL?

28

28

UKOVPRETVARA

Proizaao iz Silazno-uzlaznog pretvaraa

29

29

UKOVPRETVARA

Dodatnastabilizacijaulazaiizlaza

30

30

Valovitoststrujemoesesmanjitii

magnetskomspregomzavojnica

7.5.2015

6

UKOVPRETVARA

31

C1 je toliko velik da je vC1 = konst L1 i L2 su toliko veliki da su iL1 = konst i iL2 = konst Zato je srednja vrijednost napona na C1 jednaka

zbroju napona izvora i tereta?31

SKLOPKASZATVORENA

32

Dioda D je zaporno polarizirana (vC1 > vd) Struja iL1 raste (kako?) i L1 se puni Struja iL2 isto raste jer je vC1 > vd Induktivitet L1 se puni iz izvora, a C1 ju predaje

troilu pomou L2 32

SKLOPKASOTVORENA

33

Dioda D je propusno polarizirana pa se C1 puni pomou izvora i L1

Struja iL1 pada jer se L1 prazni u C1 (vC1 > VB) pomou D Struja iL2 isto pada jer je vL2 < 0 v Induktivitet L1 puni C1, a L2 predaje energiju troilu 33

UKOVPRETVARA

Srednja vrijednost napona na C1 jednaka je zbroju napona izvora i troila

34

napona izvora i troila

Struja diode D jednaka je zbroju struja iL1 i iL2

34

UKOVPRETVARA

Dokaz da je ukov pretvara inaica silazno-uzlaznog pretvaraa...

Pomou kojeg elementa

35

Pomou kojeg elementa traimo 1. transformatorsku jednadbu?

35

( )Bd

dB

VD

DV

TDVDTV

==

1

1

UKOVPRETVARA

...i sada standardno:

izul

IVIVPP =

Izjednaavanjem snaga:

36

36

Bd

B

B

Bd

ddBB

IDDI

I

DDV

VI

IVIV

=

==

11

( )Bd

Bd

IDDI

TDIDTI=

=1

1

Ili srednja struja na C1

7.5.2015

7

DVOKVADRANTNIOPER

Silazni pretvara Strujno dvosmjeran

OEMUOVISIiA?

37

DVOKVADRANTNIOPER

Silazni pretvara Naponski dvopolan

38

ETVEROKVADRANTNIOPER

Napon, odnosno struja, troila pravilnim upravljanjem sklopkama moe poprimiti oba polariteta, odnosno smjera

39

39

RADUREIMUiA(t)>0

( ) QA Utu += ( ) 0=tuA

40

40

( ) QA Utu = ( ) 0=tuA

RADUREIMUIA(t)