Generarea impulsurilor de comanda pentru choppere

Generarea impulsurilor de comanda pentru choppere

Chopperul sau variatorul de tensiune continua este utilizat frecvent la reglarea turatiei motoarelor de curent continuu (in special de putere mica si medie) fiind un convertor care transforma tensiunea continua aplicata la intrare in impulsuri dreptunghiulare la iesire. Valoarea medie a tensiunii de la iesirea unui chopper se poate modifica intre 0 si cea a tensiunii de alimentare, folosind unul din urmatoarele principii:

modificarea frecventei de repetitie a unor impulsuri de durata constanta (PFM - pulse frecvency modulation);

modularea in durata a unor impulsuri de frecventa constanta (PWM pulse width modulation)

Schema bloc a unui astfel de sistem de actionare este prezentata in fig. 3.2.1. daca circuitul de comanda CC comanda contactorul static CS  cu o secventa repetata periodic motorul va fi alimentat cu o tensiune medie ,

unde:  Tc este durata de conectare a contactorului Cs iar T perioada de repetitie.

Contactorul static poate fi realizat cu tranzistoare bipolare sau MOS sau cu IGBT-uri. Tiristoarele sunt tot mai putin utilizate datorita frecventelor de comutare mici si a circuitelor de stingere fortata.

In acest caz functiile pe care trebuie sa le realizeze circuitul de comanda sunt simple:

generarea intervalelor de timp  T si Tc;

comanda propriuzisa a tranzistoarelor cu impulsuri de durata Tc.

In cazul chopperelor in 4 cadrane principiul de generare al semnalului PWM ramane acelasi, problemele suplimentare aparand la generarea semnalelor de comanda pentru tranzistoarele de putere. Convertorul in 4 cadrane poate fi comandat in doua moduri de functionare:

functionare unipolara, cand pentru un sens al tensiunii Um functioneaza tranzistoarele Q1, Q2 si pentru celalalt Q3, Q4;

functionare bipolara (invertor monofazat) cand tranzistoarele de pe acelasi brat functioneaza permanent avand comenzile complementare.

Tensiunea la iesirea convertorului va fi data de . Deci pentru k=[0 - 0.5] se obtine o polaritate a tensiunii Um iar pentru k=[0.5 - 1] se obtine polaritatea inversa. Un prim aspect ar fi ca pentru aceeasi lungime a numaratorului rezolutia scade la jumatate. Problema specifica o constituie faptul ca tranzistoarele de pe acelasi brat lucreaza in contratimp. La comanda de comutare tranzistorul care a fost blocat va intra in conductie inainte ca celalalt tranzistor sa fie blocat. Pentru a evita acest fenomen este necesara introducerea unui timp mort intre comanda de blocare a unui tranzistor si comanda de deschidere a celuilalt. Aceasta se poate realiza cu monostabile clasice sau, preferabil, numeric.