Piotr Musznicki, Szymon Racewicz, Marek Tużyński - Przekształtniki energoelektroniczne DC-DC.pdf

(1539 KB) Pobierz
POLITECHNIKA GDAŃSKA
Piotr Musznicki
Szymon Racewicz
Marek Turzyński
Przekształtniki energoelektroniczne
DC-DC
Gdańsk 2011
807296350.009.png 807296350.010.png
Autorzy
dr inż. Piotr Musznicki
dr inż. Szymon Racewicz
dr inż. Marek Turzyński
z Politechniki Gdańskiej, Wydział Elektrotechniki i Automatyki,
Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych
Recenzent
dr hab. inż. Bogusław Grzesik
z Politechniki Śląskiej, Wydział Elektryczny, Katedra Energoelektroniki
Projekt okładki jest nawiązaniem do skryptu dr inż. Andrzeja Opolskiego „Zadania z Energoelek-
troniki. Część I - Prostowniki” - Politechnika Gdańska - Gdańsk 1994
Publikacja jest dystrybuowana bezpłatnie.
Materiały zostały przygotowane w związku z realizacją projektu pt. „Zamawianie kształcenia na kierunkach
technicznych, matematycznych i przyrodniczych - pilotaż” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego nr umowy: 46/DSW/4.1.2/2008 - zadanie 018240 w okresie
od 21.08.2008-15.03.2012
807296350.011.png 807296350.012.png
Spis treści
1
Określenia i definicje
1
1.1
Symbole
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1.2
Definicje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2
Beztransformatorowe przekształtniki DC-DC
4
2.1
Układ impulsowy z odbiornikiem R
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2
Buck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2.1
Tryb pracy ciągłej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2.2
Tryb graniczny
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2.3
Tryb pracy przerywanej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
2.2.4
Zadania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
2.3
Boost
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2.3.1
Tryb pracy ciągłej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2.3.2
Tryb graniczny
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
2.3.3
Tryb przerywany
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
2.3.4
Zadania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
2.4
Buck-Boost
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
2.4.1
Tryb pracy ciągłej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
2.4.2
Tryb graniczny
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
2.4.3
Tryb pracy przerywanej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
2.4.4
Zadania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
2.5
Układ mostkowy
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
2.5.1
Strategia bipolarna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
2.5.2
Strategia unipolarna
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
2.5.3
Zadania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
3
Transformatorowe przekształtniki DC-DC
56
3.1
Flyback
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
3.1.1
Tryb pracy ciągłej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
3.1.2
Tryb graniczny
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62
3.1.3
Tryb pracy przerywanej
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
3.2
Forward
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
3.2.1
Zasada działania
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
3.2.2
Charakterystyczne parametry układu typu Forward . . . . . . . . . . . . .
72
Literatura
75
III
807296350.001.png
IV
Przedmowa
Niniejsze opracowanie zawiera opis sześciu wybranych typów przekształtników energoelektronicz-
nych DC-DC, które są znajdują szerokie zastosowanie i w tym również w układach odnawialnych
źródeł energii Założeniem do analizy przekształtników energoelektronicznych jest to, że wszystkie
elementy przekształtników, R, L, C, L_sprzężone oraz dioda i łącznik są elementami idealnymi.
Oznacza to, ich modele są opisywane za pomocą stałych skupionych i wartość, których jest nie-
zależnych od napięcia/prądu na ich zaciskach. Dioda i łącznik energoelektroniczny są idealne, tj.
takie jakie zostały opisane w podrozdziale 1.2.
Zasadę działania układów opisano za pomocą prostych zależności matematycznych i zobrazowano
przejrzystymi rysunkami. W większości przypadków przedstawiono możliwie jak najdokładniej
przekształcenia, tak aby czytelnik mógł z łatwością mógł przyswoić sobie prezentowane zagadnie-
nia. Jednakże w kilku przypadkach podano tylko wynik, aby - w ramach indywidualnych ćwiczeń
- czytelnik mógł wykonać samodzielną analizę.
Autorzy - zainspirowani opracowaniem dr inż. Andrzeja Opolskiego „Zadania z Energoelektroniki.
Część I - Prostowniki”, do której nie powstały dalsze części - postanowili stworzyć podręcznik
dla studentów studiujących Energoelektronikę. Opracowanie przeznaczone jest dla osób posia-
dających elementarną znajomość analizy matematycznej oraz geometrii, które chciałyby zgłębić
wiedzę o przekształtnikach energoelektronicznych. W treści zawarto także szereg wytycznych od-
nośnie projektowania tego typu układów.
Autorzy
IV
807296350.002.png 807296350.003.png 807296350.004.png
 
Rozdział
Określenia i definicje
1
Symbole
1.1
E
wartość napięcia źródła napięcia stałego
e(t)
wartość chwilowa napięcia wejściowego
u(t), i(t)
wartości chwilowe napięcia i prądu
U (AV) , I (AV)
wartości średnie napięcia i prądu (definicja w podrozdziale 1.2)
U (RMS) , I (RMS)
wartości skuteczne napięcia i prądu (definicja w podrozdziale 1.2)
U (MAX) , I (MAX)
wartości maksymalne napięcia i prądu
(np. U L(MAX) – wartość maksymalna napięcia na dławiku )
U (MIN) , I (MIN)
wartości minimalne napięcia i prądu
(np. U L(MIN) – wartość minimalna napięcia na dławiku)
u, i
przyrost napięcia i prądu (np. u L – przyrost napięcia na dławiku)
współczynnik wypełnienia
gr
graniczny współczynnik wypełnienia
T
okres przebiegów periodycznych
przekładnia transformatora
1
807296350.005.png 807296350.006.png 807296350.007.png 807296350.008.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin