elektronika e fuqisË iijurgencoku.files.wordpress.com/2019/11/pelff7.pdf · 2019. 11. 10. · v i...
TRANSCRIPT
ELEKTRONIKA E FUQISË II
Dr.ing. Thomaq KOBLARA
LEKSIONI VII
KONVERTORËVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR
KONVERTORËT ME QARK REZONANT DHE KOMUTIM TË DETYRUAR
7.1 KONVERTORËT REZONANTË
Përkeqësimi i rendimentit të konvertorëve statikë të rrymës së vazhduar
Humbjet në transistorë
Humbjet kur transistori ndodhet në gjendje saturimi (ose quazi saturim)
Humbjet gjatë komutimit të elementit elektronik (gjatë kyçje ç'kyçje )
Përdorimi i qarkut rezonant sjell:
Reduktimin e harmonikave të rendeve të lartë
Zvogëlimin e parametrave të filtrave të ndërmjetëm
Rritjen e frekuencës së punës.
Zvogëlimi i zhurmave karakteristikë të shkaktuara nga frekuenca e punës
7.2 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE REZONANTË
Konvertorë me qark rezonant të jashtëm. (Load resonant converter)
Konvertorë me qark rezonant në seri. (qarku i ndërmjetëm sillet si burim tensioni)
Qarku rezonant është në seri me ngarkesën.
Qarku rezonant është në paralel me ngarkesën.
Konvertorë me qark rezonant hibrid.
Konvertorë me qark rezonant në seri. (qarku i ndërmjetëm sillet si burim rryme)
Konvertorët rezonantë të klasës E.
Konvertorë me komutator rezonant (Switch resonant converter)
Konvertorë që realizojnë rezonancën në qarkun e ndërmjetëm
Komutimi i elementit elektronik realizohet nën tension zero (ZVS)
Komutimi i elementit elektronik realizohet nën rrymë zero (ZCS)
Konvertorë me qark pseudo – rezonant (ZVS -CV)
Konvertorë me rezonancë në qarkun e ndërmjetëm
Konvertorë me qark rezonant në frekuencë të lartë.
Skema elektrike e qarkut rezonant në seri
7.3.1 QARKU REZONANT
Qarku rezonant seri
Kushtet fillestare (tensioni në kondensator dhe rryma në bobinë)
iCC
R
CRC
iCL
R
vvdt
vdCL
dt
dvCi
vvdt
diL
2
2
Bazuar në ligjet e Kirchoff-it për qarkun e figurës rezulton:
Formula e llogaritjes së frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :
RRCLf
12 00
Grafiku i formës së valës së rrymës në bobinë dhe formës së valës së tensionit në kondensator për kushte fillestare
të përcaktuara
7.3.1 QARKU REZONANT
Qarku rezonant seri
Impedanca e qarkut rezonant:
R
R
C
LZ 0
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë
00
0
0000 sincos)( tt
Z
VVttIti CI
LL
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.
0000000 sincos)( ttIZttVVVtv LCIIC
7.3.2 QARKU REZONANT
Qarku rezonant seri (Ku ngarkesa e jashtme është në paralel me kondensatorin)
Kushtet fillestare për të cilat bëhet studimi i qarkut
2
2
0
dt
idLC
dt
dvCi
iiI
dt
diLVv
LRR
CRC
CL
LRIC
Duke u bazuar në teorinë e sistemeve rezulton se
0
2
0
2
02
2
Iidt
idL
L
Bazuar në ligjet e Kirchoff-it
RRCLf
12 00
Skema elektrike e qarkut Frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :
7.3.2 QARKU REZONANT
Grafiku i formës së valës së rrymës në bobinë dhe formës së valës së tensionit në kondensator për kushte fillestare të përcaktuara
Qarku rezonant seri (Ku ngarkesa e jashtme është në paralel me kondensatorin)
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë
00
0
000000 sincos)( tt
Z
VVttIIIti CI
LL
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.
00000000 sincos)( ttIIZttVVVtv LCIIC
7.3.3 QARKU REZONANT
Studimi i qarkut rezonant seri në rrafshin e frekuencave
Skema elektrike ekuivalente e qarkut rezonant për studimin në rrafshin e frekuencave
Karakteristika e amplitudës dhe fazës në rrafshin logaritmik të frekuencave
Koeficienti i cilësisë së qarkut rezonant
R
Z
RCR
LQ
R
R 0
0
0 1
Formula e llogaritjes së këndit të fazës për qarkun
VI
7.3.4 QARKU REZONANT
Qarku rezonant paralel
Skema elektrike e qarkut rezonant LC paralel
Kushtet fillestare për të cilat bëhet studimi i qarkut
Bazuar në ligjet e Kirchoff-it
2
2
dt
idCLiI
dt
diLv
dt
dvCiI
LRRLI
LRC
CRLI
Duke u bazuar në teorinë e sistemeve rezulton se
ILL Ii
dt
id 2
0
2
02
2
RRCLf
12 00
Frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :
Impedanca e qarkut rezonant:
R
R
C
LZ 0
7.3.4 QARKU REZONANT
Qarku rezonant paralel
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë
00
0
0000 sincos)( tt
Z
VttIIIti C
ILIL
Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.
0000000 cossin)( ttVttIIZtv CLIC
7.3.5 QARKU REZONANT
Studimi i qarkut rezonant paralel në rrafshin e frekuencave
Karakteristika e amplitudës dhe fazës në rrafshin logaritmik të frekuencave
Skema elektrike ekuivalente e qarkut rezonant për studimin në rrafshin e frekuencave
Koeficienti i cilësisë së qarkut rezonant
00
0Z
R
L
RRCQ
R
R
Formula e llogaritjes së këndit të fazës për qarkun
IV
Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonat
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Rf
Rf
CC
LL
Realizimi i qarkut rezonant bëhet në kushtet Kushtet fillestare të studimit të konvertorit
0
0
0
Ii
v
i
Lf
CR
LR
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Grafiku i formave e valës së tensionit në kondensatorin e qarkut rezonant si dhe format e valës së rrymës në bobinën e qarkut rezonant
gjatë një cikli të plotë të rezonancës
Një cikël i plotë i punës llogaritet në intervalin midis 41;ttt
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa I
Skema ekuivalente e studimit të etapës së parë
Etapa e parë i përket intervalit të kohës
1;0 tt
Bazuar në kushtet fillestare:
I
R
R
ILR
V
ILtt
L
Vi 0
1
Kyçet transistori T1
Qarku mbyllet nga dioda D3
Në fund të etapës së parë rezulton:
01
01
ttv
Itti
CR
LR
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa II
Skema ekuivalente e studimit të etapës së dytë
0
0
VVdt
diL
dt
dvCIi
ILr
r
CrrLr
Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës
21;ttt
Nga skema e qarkut ekuivalent përftojmë ekuacionet
Bllokohet dioda D3
Qarku mbyllet nëpërmjet diodës D2
Kryejmë veprimet dhe rezulton
02
2
VVdt
vdCL I
Crrr
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa II
Nga zgjidhja e sistemit përftojmë
tVv
IC
LtVti
C
L
ICR
R
RiLr
R
R
0
00
cos1
sin)(
Kohëzgjatja e etapës së dytë përcaktohet nga
2
012
Tttt
Atëherë tensioni dhe rryma në fund të etapës së dytë janë
02
1
''
102
)(
2)(cos1)(
Iti
VttVtv
Lr
IICr
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa III
Skema ekuivalente e studimit të etapës së tretë
Elementët elektronikë të komanduar janë plotësisht të bllokuar
0IiLR
ICR Vv 2
Etapa e pritjes i përket intervalit të kohës
percaktuart
Kushtet fillestare për fillimin e etapës së katërt
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa IV
Skema ekuivalente e studimit të etapës së katërt
Bazuar në kushtet fillestare rezulton:
00
0
sin)(
cos1
IC
LtVti
C
L
tVv
R
RILR
R
R
ICR
Kyçet transistori T2 dhe dioda D1 Etapa e dytë e rezonancës i përket intervalit të kohës
32;ttt
7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)
Etapa V
Skema ekuivalente e studimit të etapës së pestë
Etapa VI
Skema ekuivalente e studimit të etapës së gjashtë
Kondensatori i qarkut rezonant shkarkohet plotësisht nëpërmjet transistorit T2
0Idt
dvC CR
R
Etapa e parë i përket intervalit të kohës
43;ttt
E njohur si etapa e fillimit të ciklit të ri
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZCS)
Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe me një element elektronik të komanduar
Etapa I Shkarkimi i kondensatorit Cr përpara se transistori T1 të kyçet Etapa II Transistori T1 kyçet përpara se tensioni në kondensatorin Cr të arijë vlerën zero Etapa III Tensioni në kondensator arin vlerën zero dhe rryma në bobinën Lr arin vlerën I0 Ky regjim përkon dhe me frekuencën maksimale të punës së konvertorit.
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)
Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe me një element elektronik të komanduar
Grafiku i formës së valës së tensionit në diodën D gjatë një periode të komutimit të transistorit T
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)
Grafiku i formave e valës së tensionit në kondensatorin e qarkut rezonant si dhe format e valës së rrymës në bobinën e qarkut rezonant
gjatë një cikli të plotë të rezonancës
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZCS)
Etapa e parë i përket intervalit të kohës
10;ttt
Skema ekuivalente e studimit të etapës së parë
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)
Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës
21;ttt
Skema ekuivalente e studimit të etapës së dytë
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)
Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës
32;ttt
Skema ekuivalente e studimit të etapës së tretë
7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)
Skema ekuivalente e studimit të etapës së katërt
Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës
43;ttt
7.6.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri
Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant seri
Skema elektronike ekuivalente e qarkut rezonant
7.6.2 KONVERTORËT REZONANTË
Tabela e komutimit për konvertorin me qark rezonant seri
2
IAB
Vv 0'
2V
Vv I
AB
Gjatë intervalit ( t0 t1 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është pozitive kyçet transistori T+
0' Vv BB
2
IAB
Vv 0'
2V
Vv I
AB
Gjatë intervalit ( t1 t2 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është negative komuton Dioda D+
0' Vv BB
2
IAB
Vv 0'
2V
Vv I
AB
Gjatë intervalit ( t3 t4 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është negative kyçet Transistori T-
0' Vv BB
2
IAB
Vv 0'
2V
Vv I
AB
Gjatë intervalit ( t4 t5 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është pozitive komuton Dioda D-
0' Vv BB
7.6.3 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të ndërprerë
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të ndërprerë
Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
2
0 s
7.6.4 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
00
2
S
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)
7.6.5 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
0 S
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)
Karakteristika statike e konvertorit me qark rezonant seri e raportuar në rrafshin logaritmik
7.6.6 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri
Tensioni i referencës në hyrje të konvertorit
Rryma e referencës në hyrje të konvertorit
Frekuenca e referencës
2
Ib
VV
0
2
Z
V
I
I
b
0 b
7.7.1 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri
Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant seri
Skema elektronike ekuivalente e qarkut rezonant
Qarku sillet si burim tensioni
I mungon mbrojtja nga rrymat e qarkut të shkurtër
Punon si konvertor rritës dhe zbritës
Transistori T+ Dioda D+ Transistori T- Dioda D-
2
IAB
Vv
2
IAB
Vv
7.7.2 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të ndërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
2
0 s
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të ndërprerë
7.7.3 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
00
2
S
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)
7.7.4 KONVERTORËT REZONANTË
Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut
0 S
Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)
7.7.5 KONVERTORËT REZONANTË
Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në paralel
Karakteristika statike e konvertorit me qark rezonant seri e raportuar në rrafshin logaritmik
Tensioni i referencës në hyrje të konvertorit
2
Ib
VV
Rryma e referencës në hyrje të konvertorit
0
2
Z
V
I
I
b
Frekuenca e referencës
0 b