ELEKTRONIKA E FUQISË IIjurgencoku.files.wordpress.com/2019/11/pelff5.pdfo Buck – Boost Converter o Fly back Converter o CUK Converter Konvertorët e kombinuar SEPIC (Single- Ended

ELEKTRONIKA E FUQISË II

KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR

KONVERTORËT ME KOMUTIM TË DETYRUAR

Dr.ing. Thomaq KOBLARA

LEKSIONI V

5.1.1 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR

Klasifikimi në funksion të logjikës së komutimit të elementit elektronik

Konvertorët linearë

Konvertorët me rezistencë shunti

Konvertorët elementin elektronik të fuqisë në seri

Konvertorët me komutim të detyruar

Konvertorët me PWM

Konvertorët me qark rezonant

Konvertorët me qark capacitiv

Klasifikimi në funksion të regjimit të punës

Konvertorët me regjim pune që shtrihet në një kuadrat

Konvertorët me regjim pune që shtrihet në dy kuadrate

Konvertorët me regjim pune që shtrihet në katër kuadrate


Konvertorët me komutim të detyruar me një element elektronik të komanduar në

qarkun e tyre

Konvertorët klasikë

Konvertorët zbritës të tensionit (rrymës)

o Buck Converter

o Forward Converter

Konvertorët ritës të tensionit (rrymës) Boost Converter

Konvertorët ritës - zbritës të tensionit (rrymës)

o Buck – Boost Converter

o Fly back Converter

o CUK Converter

Konvertorët e kombinuar

SEPIC (Single- Ended Primary Input Converter)

ZETA (Inverse SEPIC Converter)


Konvertorët me komutim të detyruar me më shumë se një element elektronik të

komanduar në qarkun e tyre

Konvertorët me gjysmë urë (Half-Bridge Converter)

Konvertorët me urë të plotë (Full-Bridge Converter)

Push – Pull Converter

5.2.1 KONVERTORËT LINEARË

Mënyra e funksionimit të konvertorëve linearë të tensionit

Skema e thjeshtuar e rregullatorit linear me diodë zener (rregullator tensioni)

Skema funksionale e rregullatorit linear në kontrolluar

(rregullator tensioni me lidhje të kundërt)

Që tensioni në dalje të rregullatorit linear të jetë konstant duhet që:

max_min_

max_min_

max_00min_0

III

LLL

VVV

RRR

III


Karakteristika statike e karakteristika statike e rregullatorit linear të tensionit

Grafiku i karakteristikës statike të tensionit

Grafiku i karakteristikës së jashtme të rregullatorit linear

Raporti i rregullimit

konsIIV

mVV

VLNR

0

0

Raporti i qëndrueshmërisë

konsVA

mV

I

I

VLOR

0

0


Karakteristika dinamike e rregullatorit linear të tensionit

Grafiku i karakteristikës dinamike e tensionit Grafiku i karakteristikës dinamike të rrymës


Karakteristika dinamike e rregullatorit linear të tensionit

Grafiku i karakteristikës I-V kur fuqia është konstante

Rendimenti i rregullatorit linear

IP

P0

Rezistenca dinamike kur fuqia në hyrje është konstante

I

I

I

I

II

Ii

I

V

I

P

dI

d

dI

VdR

)(

Rezistenca dinamike kur fuqia në dalje është konstante

2

1

2

00)(

I

IR

I

P

dI

d

dI

VdR L

III

Ii

Rezistenca dinamike përcaktohet si raporti midis madhësive në hyrje dhe madhësive në dalje 2

00

0

I

Li

I

I

V

V

RR

V

V

I

I


Rregullatori linear i tensionit me element elektronik në seri

Skema elektronike e rregullatorit linear të tensionit me transistor në seri

Tensioni në amplifikatorin linear

refR VRR

RVV

21

202

VVV opampi __

Tensioni i referencës në konvertor

1

2

10

R

RVV ref

Varësia e tensionit në dalje nga tensioni në hyrje Rendimenti i rregullatorit Në rast se I0 konstante rezulton

0VVV CEI

0IRVV VICE

IIII V

V

IV

IV

P

P 0000


Rregullatori linear i tensionit me rezistencë shunti

Skema elektronike e rregullatorit linear të tensionit me rezistencë shunti

Bazuar në ligjet e Kirchoff-it rezulton

0III CI

C

S

IC

S

I IR

VII

R

VV

0

0

Humbjet në rezistencën e shuntit

IIRS IVVP )( 0

Humbjet në transistorin e shuntit

000 IIVIVP ICQ

Rendimenti i rregullatorit

CIIII II

I

V

V

IV

IV

P

P

0

00000

5.3. KONVERTORËT LINEARË (RREGULLATORËT LINEARË)

Avantazhet e përdorimit të konvertorëve linearë

Qark elektronik të thjeshtë

Dimensione të reduktuara

Kosto të ulët prodhimi

Interferenca elektromagnetike shumë e ulët

Bandë të gjerë veprimi (kur aplikojmë një sinjal shkallë)

Disvantazhet e përdorimit të konvertorëve linearë

Tensioni i ulët në hyrje dhe në dalje të konvertorit (40V)

Rrymat e thithjes janë të ulëta deri në 3A

Fuqia aktive të vogël (fuqia aktive në dalje të konvertorit 25W)

Kanë rendimet të vogël. (rendimenti shkon nga 20 – 60 %)

Rregullatorë vetëm në zvogëlimin e tensionit në dalje.

Tensioni në dalje nuk mund të invertohet

Në frekuencë të ulët, me rritjen e fuqisë kërkohet përdorimi i transformatorit për të

radrizuar valën e tensionit

5.4.1 KONVERTORI ZBRITËS (BUCK - CONVERTER)

Formula e llogaritjes së tensionit mesatar në dalje të konvertorit zbritës në funksion të ciklit të punës

dONd

t t

dd

T

VDtVT

dtVdtVT

dttvT

VON OFF

11)(

1

0 00

00

Formula e llogaritjes së ciklit të punës së konvertorit T

tD ON

Skema e plotë e konvertori zbritës tensionit (step – down)

Grafiku i regjimit të punës së transistorit

OFFON ttT

Skema ekuivalente kur transistori është i kyçur Skema ekuivalente kur transistori është i ç'kyçur

Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në regjimin me rrymë të pa ndërprerë


Tensioni në bobinë gjatë një periode është i barabartë me zero

DV

V

I

I

IVIVPP

T

tD

V

V

tTVtVV

tTVtV

dtVdtVdttv

I

I

III

ON

I

ONONI

ONLONL

t T

t

LL

T

L

ON

ON

1

0)(

0

0

000

0

00

00

Zëvendësojmë dhe rezulton:

Si dhe në funksion të ciklit të punës rezulton se:

Duke eliminuar humbjet në konvertor rezulton se bilanci i fuqisë është

Regjimi i punës me rrymë të pa ndërprerë


Përcaktimi i zonës kufitare midis regjimit me rrymë të ndërprerë dhe regjimit me rrymë të pandërprerë

Nga grafiku derivojmë formulën e llogaritjes së rrymës mesatare në bobinë

0_22

1VV

L

tiI I

ONMAXLLM

Grafiku i ndryshimit të rrymës në bobinë kur konvertori punon në zonën

kufitare

Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën kufitare midis regjimit me

rrymë të ndërprerë dhe atij me rrymë të pa ndërprerë

Nga grafiku derivojmë formulën e llogaritjes së rrymës maksimale në bobinë


Regjimi i punës me rrymë të ndërprerë (në bobinë) dhe tension konstant në hyrje

Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën me rrymë të ndërprerë dhe tension konstant në hyrje

Nga grafiku nxjerrim formulën e përcaktimit të tensionit në dalje në funksion të tensionit në hyrje

1

0100 0)()(

D

D

V

VTVDTVV

I

I


Regjimi i punës me rrymë të ndërprerë (në bobinë) dhe tension konstant në hyrje

Formula e llogarijes së cikli të punës kur tensioni në hyrje është konstant

Grafiku i regjimit të punës së konvertorit

0.11 D

Duke ditur që:

TL

Vi MAXL 1

0_

Rryma maksimale në bobinë

MAXL

I

I

ID

D

V

V

_

02

2

0

4

1

MAXLDI

I

_

01

4

Zona kufitare e regjimit me rrymë të ndërprerë


Regjimi i punës me rrymë të ndërprerë (në bobinë) dhe tension konstant në dalje

Rryma mesatare në bobinë

)1(2

0_ DT

L

VI MesL


Formula maksimale në bobinë

TL

VI MAXL

2

0_

Cikli i punës kur tensioni në dalje është konstant rezulton

I

MAXLI

V

V

I

I

V

VD

0

_

0

0 1


Dimesionimi i kondensatorit

Grafiku i formës së valës së tensionit (si dhe të rrymës në bobinë)

në dalje të konvertorit gjatë punës

Bazuar në grafikët e figurës rezulton

222

110

TI

CC

QV L

Por duke ditur që:

TDL

VIL )1(0

Zëvendësojmë dhe

200 )1(

8

1TD

CL

VV

Tensioni i raportuar rezulton:

22

0

0 )1(8

f

fD

V

V R


Skema e plotë e konvertorit ritës të tensionit (step – up)

Skema ekuivalente kur transistori është i kyçur Skema ekuivalente kur transistori është i ç'kyçur

5.5.1 KONVERTORI RRITËS (BOOST - CONVERTER)


Kur transistori është i kyçur Kur transistori është i ç'kyçur

Tensioni në bobinë gjatë një periode është i barabartë me zero si rezultat përftojmë

00 OFFIONI tVVtV



Raporti i tensionit në dalje me tensionin në hyrje në funksion të ciklit të punës

Dt

T

V

V

OFFI

1

10



Duke ditur që fuqia në hyrje është e barabartë me fuqinë në dalje

00IVIV II

Përftojmë raportin e rrymës në dalje me rrymën në hyrje në funksion të ciklit të punës:

DI

I

I

10



Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën kufitare midis regjimit me rrymë të

ndërprerë dhe atij me rrymë të pa ndërprerë

Tensioni mesatar në bobinë

MAXLMESL II __2

1

Nga ku rezulton

ONd

MESL tL

VI

2

1_

)1(2

1_ DD

L

VI d

MESL

Rryma mesatare në bobinë në funksion të ciklit të punës dhe tensionit në hyrje të konvertorit

Rryma mesatare në ngarkesë në funksion të ciklit të punës dhe tensionit në dalje të konvertorit

20_ )1(

2DD

L

VTI MESL



Grafiku i zonës së ndryshimit të rrymës në bobinë dhe në ngarkesë kur konvertori punon në zonën kufitare

Rryma maksimale në ngarkesë në funksion të ciklit të punës dhe tensionit në dalje të konvertorit

L

TVI MESL

0_

27

2

Rryma në bobinë në funksion të ciklit të punës dhe rrymës maksimale në bobinë

MAXLL IDDI _)1(4

Rryma në ngarkesë në funksion të ciklit të punës dhe rrymës maksimale në ngarkesë

MAXIDDI _0

2

0 )1(4

27


Regjimi i punës me rrymë të ndërprerë (në bobinë)

Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën me rrymë të ndërprerë

Bazuar në - Tensioni në bobinë gjatë një periode është i barabartë me zero rezulton

1

1010 0)(

D

V

VTVVDTV

I

II




Tensioni në dalje konstant

Varësia midis rrymës në dalje dhe rrymës në hyrje të konvertorit (fuqia në dalje e barabartë me fuqinë në hyrje)

DI

I

I

1

10

Rryma në hyrje të konvertorit është e barabartë me:

)1(2

1 DTL

VI I

I

Rryma në ngarkesë (në dalje të konvertorit) është e barabartë me:

102

DL

TVI I

Formula e përcaktimit të ciklit të punës kur konvertori rritës punon në regjimin me rrymë të ndërprerë

MAXII I

I

V

V

V

VD

_0

000 127

4


Dimensionimi i kondensatorit të filtrit

Grafiku i formës së valës së tensionit dhe rrymës (si dhe të rrymës në diodë) në dalje të konvertorit gjatë punës


C

DT

R

V

C

DTI

C

QV 00

0


TD

RC

DT

V

V

0

0

Grafiku i varësisë së raportit të tensionit në dalje me tensionin në hyrje nën ndikimin e fushave parazitare

5.6.1 KONVERTORI RRITËS - ZBRITËS (BUCK BOOST - CONVERTER)

Skema e plotë e konvertorit ritës zbritës të tensionit (step – up ; step – down)

Skema ekuivalente kur transistori është i kyçur

Skema ekuivalente kur transistori është i ç'kyçur



Kur transistori është i kyçur Kur transistori është i ç'kyçur


Bazuar në grafikët e figurës rezulton se raporti i tensionit në dalje me tensionin në hyrje në funksion të ciklit të punës është:

D

D

V

V

I

1

0

Bazuar në grafikët e figurës rezulton se raporti i rrymës në dalje me rrymën në hyrje në funksion të ciklit të punës është:

D

D

I

I

I

10Tensioni në bobinë gjatë një periode është i barabartë me zero si rezultat përftojmë

010 TDVDTVd



Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën kufitare midis regjimit me rrymë të

ndërprerë dhe atij me rrymë të pa ndërprerë

Tensioni mesatar në bobinë

MAXLMESL II __2

1

Prej nga përftojmë

DL

TVI d

MESL2

_

DL

TVI MESL 1

2

0_

Rryma mesatare në bobinë në funksion të ciklit të punës dhe tensionit në hyrje të konvertorit

Nga skema e konvertorit rezulton se

dL III 0



Rryma mesatare në ngarkesë në funksion të ciklit të punës dhe tensionit në dalje të konvertorit

20_ )1(

2DD

L

VTI MESL

Grafiku i zonës së ndryshimit të rrymës në bobinë dhe në ngarkesë kur konvertori punon

në zonën kufitare

Rryma në bobinë në funksion të ciklit të punës dhe rrymës maksimale në bobinë

DII MAXLLK 1_

Rryma në ngarkesë në funksion të ciklit të punës dhe rrymës maksimale në ngarkesë

2_00 1 DII MAX



Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinë kur konvertori punon në zonën me rrymë të ndërprerë

Bazuar në - Tensioni në bobinë gjatë një periode është i barabartë me zero rezulton

1

010 0)(

D

V

VTVDTV

I

I




DI

I

I

10

Rryma në bobinën e konvertorit është e barabartë me:

)1(2

1 DTL

VI I

L

Formula e përcaktimit të ciklit të punës kur konvertori punon në regjimin me rrymë të ndërprerë

MAXI I

I

V

VD

_0

00



Dimensionimi i kondensatorit të filtrit

Grafiku i formës së valës së tensionit dhe rrymës (si dhe të rrymës në diodë) në dalje të konvertorit gjatë punës


C

DT

R

V

C

DTI

C

QV 00

0


TD

RC

DT

V

V

0

0

Grafiku i varësisë së raportit të tensionit në dalje me tensionin në hyrje nën ndikimin e fushave parazitare

5.7.1 KONVERTORI ZBRITËS - RITËS (CUK - CONVERTER)

Skema e plotë e konvertorit zbritës ritës të tensionit (CUK)

Skema ekuivalente kur transistori është i kyçur

Skema ekuivalente kur transistori është i ç'kyçur


Regjimi i punës së konvertorit

Grafiku i formës së valëve të rrymës dhe tensionit në bobinën L1 dhe L2 kur konvertori punon në zonën me rrymë të pandërprerë

Kur konvertori funksionon në regjim statik tensioni mesatar në bobinat e tij është zero atëherë

01 VVV IC



Formula e llogaritjes së tensionit në kondensatorin C1 ne varësi të tensionit në hyrje (në lidhje me L1)

IC

CII

VD

V

TDVVDTV

1

1

01

1

1

Formula e llogaritjes së tensionit në kondensatorin C1 ne varësi të tensionit në dalje (në lidhje me L2)

01

001

1

01

VD

V

TDVDTVV

C

C

Varësia midis tensionit në dalje dhe tensionit në hyrje në funksion në ciklit të punës

D

D

V

V

I

1

0




Varësia midis rrymës në bobinën L2 dhe rrymës në bobinën L1 të konvertorit në funksion të ciklit të punës

D

D

I

I

I

I

IL

L

10

1

2

D

D

I

I

I

10

5.8 KONVERTORËT ME KOMUTIM TË KONTROLLUAR

Disvantazhet e përdorimit të konvertorëve me komutim të kontrolluar (të detyruar)

Kohëzgjatje të regjimit kalimtar (inerci të madhe)

Futin në sistem harmonika të rendeve të lartë (induktojnë fushë elektromagnetike)

Oshilacion i madh i rrymës dhe tensionit në dalje të konvertorit.

Avantazhet e përdorimit të konvertorëve me komutim të kontrolluar (të detyruar)

Fuqi aktive e lartë.

Bandë të gjerë veprimi (konv. Me fuqie, bandë të gjerë fuqie etj.)

Invertojnë tensionin në dalje.

Zmadhojnë ose zvogëlojnë tensionin në dalje.

Konvertorë rryme dhe konvertorë tensioni

Kur tensioni është i ulët rrymat janë në nivelin maksimal të lejuar.

Kur rryma është zero tensioni është në vlerat maksimale të lejuara.

Humbje minimale gjatë përcjellshmërisë së el. elektronikë pra rendiment të lartë

Frekuencë të lartë pune.

Documents

ELEKTRONIKA E FUQISË IIjurgencoku.files.wordpress.com/2019/11/pelff5.pdfo Buck – Boost Converter o Fly back Converter o CUK Converter Konvertorët e kombinuar SEPIC (Single- Ended