Filtre de intrare pentru sistemele de actionare cu chopper

FILTRE DE INTRARE PENTRU SISTEMELE DE ACTIONARE CU CHOPPER

Chopper-ul este practic un comutator deschis - inchis comandabil. Cand este inchis, curentul prin sursa si prin masina sunt identice. Cand chopper-ul este deschis, curentul masinii se inchide prin dioda de regim liber, iar curentul sursei este nul. In acest caz apare regimul de curent intrerupt pentru sursa de alimentare. Fenomenul este prezentat in figura 3.32.

Observatii

F           Puterea medie debitata de sursa si cea absorbita de sursa sunt identice.

(3.72)

unde I₀ este valoarea medie a curentului sursei. Daca perioada activa este mai mica decat 1, curentul mediu al sursei este mai mic decat curentul mediu prin indusul masinii de curent continuu;

F           Cand chopper-ul este inchis (activat), valoarea instantanee a curentului sursei este aceeasi cu cea a curentului prin masina. Aceaste duce la cerinta unui varf de putere absorbita destul de mare. De aceea curentul sursei are armonici care produc efecte nedorite, cum ar fi: fluctuatii de tensiune, interferente intre semnale, incalziri suplimentare. Un filtru de intrare poate  reduce perturbatiile din curentul sursei. Rolul condensatorului este de a furniza curent prin sursa atunci cand chopper-ul este deschis.

Fig. 3.31.  Forme de unda pentru schema de actionare cu choppere in patru cadrane (patru choppere comandate simultan).

Teoretic pentru obtinerea formelor de unda din figura 3.33 ar trebui ca filtrul folosit sa aiba o capacitate infinita. In practica se foloseste un filtru L-C, pentru reducerea valorii necesare a capacitatii condensatorului.

Fig.3.32.  Schema de baza a unui chopper

(a)    Circuit; (b) Forme de unda.

Acest filtru realizeaza suplimentar si o izolare intre sursa si sarcina in cazul aparitiei unui scurtcircuit. Pentru schema din figura 3.34, a n a armonica a curentului sursei este data de relatia:

(3.73)

Unde:

(3.74)

Fig. 3.33.  Schema de baza a unui chopper cu filtru de intrare capacitiv;

(a) Circuit; (b) Forme de unda.

Din ecuatiile 3.74 rezulta:

(3.75)

unde:

I_n armonica de ordin n a curentului efectiv prin sursa;

I_CHn armonica de ordin n a curentului efectiv prin chopper;

f_CH frecventa chopper-ului;

f_r frecventa de rezonanta a filtrului L C

Aceste doua frecvente trebuie sa fie diferite ca valoare, altfel poate apare fenomenul de rezonanta care duce la oscilatii mari ale tensiunii de alimentare. De obicei f_CH este de 23 ori mai mare decat f_r pentru evitarea fenomenului de rezonanta. Armonica de ordin n a curentului sursei va fi data cu aproximatie de:

(3.76)

Armonicile curentului sursei pot fi asfel reduse:

1.           Pentru aceleasi elemente ale filtrului prin cresterea frecventei de lucru a chopper-ului;

2.           Pentru aceeasi frecventa a chopperului prin scaderea frecventei f_r (de exemplu prin cresterea valorilor lui L sau 1/C

3.           Prin scaderea amplitudinii armonicilor curentului prin chopper.

Fig. 3.34.   Schema de baza a unui chopper cu filtru de intrare L-C

(a) Circuit; (b) Circuit echivalent pentru armonica n.