Khi việc phát minh và sử dụng các thiết bị công nghệ ngày càng tăng, nhu cầu của chúng ta về điện lực cũng đang tăng lên. Để đáp ứng nhu cầu điện liên tục này, nhiều phương pháp và hệ thống khác nhau đang được giới thiệu. Trong số các tiện ích và thiết bị chúng tôi sử dụng, một số được cung cấp bởi AC hiện tại trong khi một số được cấp nguồn DC. Không phải tất cả các thiết bị đều yêu cầu cùng một lượng điện năng để hoạt động. Nhưng nguồn điện cung cấp cho các hộ gia đình thông qua nguồn điện chính là AC và cố định khoảng 240v. Sau đó, để vận hành các thiết bị hoạt động trên dòng điện một chiều, một số bộ chuyển đổi được yêu cầu. Để chỉ sử dụng một lượng điện năng cần thiết nhỏ từ nguồn cung cấp 240V, cần có một loại mạch khác là mạch Chopper.

Mạch Chopper là gì?

Mạch chopper được gọi là Bộ chuyển đổi DC sang DC . Tương tự như máy biến áp của mạch điện xoay chiều, dao cắt được sử dụng để nâng và bước xuống nguồn điện một chiều. Chúng thay đổi nguồn DC cố định thành nguồn DC thay đổi được. Sử dụng các nguồn này, nguồn DC cung cấp cho các thiết bị có thể được điều chỉnh đến mức cần thiết.

Mạch Chopper

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của chopper có thể được hiểu từ sơ đồ mạch bên dưới. Mạch bao gồm một điốt bán dẫn , điện trở và tải. Đối với tất cả các loại mạch chopper, giá trị điện áp đầu ra được điều khiển bằng cách đóng và mở định kỳ các công tắc được sử dụng trong mạch.

Chopper có thể được xem như một công tắc BẬT / TẮT có thể nhanh chóng kết nối hoặc ngắt nguồn để tải kết nối. DC liên tục được cung cấp làm nguồn cho bộ cắt với giá trị Vs và DC cắt nhỏ thu được trên tải là V0.

Điện áp đầu ra và dạng sóng hiện tại

Trên đây là các dạng sóng điện áp đầu ra và dòng điện của mạch chopper. Từ dạng sóng điện áp có thể thấy rằng trong khoảng thời gian T_TRÊNđiện áp tải V0 bằng điện áp nguồn Vs. Nhưng khi khoảng thời gian T_TẮTxảy ra, bước điện áp một chiều giảm xuống 0, do đó làm cho tải ngắn mạch.

Điện áp đầu ra và dạng sóng hiện tại

Trong dạng sóng hiện tại, có thể thấy rằng trong khoảng thời gian T_TRÊNdòng tải tăng đến giá trị lớn nhất. Trong khoảng thời gian T_TẮT, dòng tải giảm dần. Trong T_TẮTđiều kiện chopper được tắt như vậy, điện áp tải trở thành không. Nhưng dòng tải chạy qua diode FD, làm cho tải bị ngắn mạch.

Do đó, điện áp một chiều cắt nhỏ được tạo ra ở tải. Dạng sóng hiện tại là liên tục tăng trong thời gian T_TRÊNtrạng thái và phân rã trong thời gian T_TẮTtiểu bang.

Phân loại Chopper

Dựa trên nguyên lý hoạt động của chúng và loại máy cắt điện áp nguồn có nhiều loại khác nhau. Phân loại chính của máy cắt là DC chopper và AC Link chopper. Dựa trên quá trình giao hoán, chúng được phân loại là trực thăng hoán đổi tự nhiên và trực thăng hoán đổi cưỡng bức.

Trực thăng hoán đổi cưỡng bức được phân loại thêm là trực thăng Jones, trực thăng Morgan. Dựa trên các giá trị điện áp đầu ra, máy cắt được phân loại thành máy cắt bậc xuống, máy cắt bậc lên, máy cắt bậc lên / xuống. Dựa trên tổn thất điện năng xảy ra tại thời điểm chuyển mạch, các bộ cắt được phân loại là chuyển mạch cứng và chuyển mạch mềm.

1). AC Link Chopper

Trong phân loại này của trực thăng, sự đảo ngược điện áp diễn ra. Ở đây điện áp DC được chuyển đổi thành AC với sự trợ giúp của bộ biến tần. Bây giờ AC này được chuyển qua một máy biến áp bước xuống hoặc bước lên. Đầu ra từ máy biến áp một lần nữa được chuyển đổi thành DC bằng bộ chỉnh lưu. Máy cắt liên kết AC rất cồng kềnh và chiếm một lượng lớn không gian.

2) .DC Chopper

DC chopper hoạt động trên điện áp DC . Chúng hoạt động như một bước lên xuống máy biến áp trên điện áp một chiều. Chúng có thể chuyển đổi điện áp DC ổn định không đổi thành giá trị cao hơn hoặc giá trị thấp hơn tùy theo loại của chúng.

Máy cắt DC là thiết bị hiệu quả hơn, tốc độ và được tối ưu hóa. Chúng có thể được kết hợp trên chip điện tử. Chúng cung cấp khả năng kiểm soát mượt mà đối với điện áp DC.

Các loại mạch Chopper khác nhau

Phần tử chính dựa vào đó các dao cắt được phân loại là chất bán dẫn được sử dụng trong mạch dao cắt. Dựa trên vị trí của chất bán dẫn này, các dao cắt có thể được chế tạo để hoạt động trong bất kỳ điều kiện góc phần tư nào. Tùy thuộc vào góc phần tư của hoạt động cắt gọt được phân loại thành Loại A, B, C, D và E

Trực thăng loại A hoạt động ở góc phần tư đầu tiên. Trong bộ cắt này, điện áp và dòng điện đều dương và chảy theo cùng một hướng. Công suất từ nguồn đến tải và điện áp đầu ra trung bình nhỏ hơn điện áp một chiều đầu vào.
Trực thăng loại B hoạt động ở góc phần tư thứ hai. Ở đây điện áp tải là dương và dòng điện là âm. Dòng điện từ tải sang nguồn. Máy băm cỏ này còn được gọi là máy băm cỏ bậc thang.
Máy cắt loại C được hình thành bằng cách kết nối song song của máy cắt loại A và loại B.
Trực thăng loại D là trực thăng loại B hai góc phần tư và trực thăng loại E là trực thăng gradient thứ tư.

Step Up Chopper

Step-up chopper hoạt động như một biến áp nấc trên dòng điện một chiều. Bộ cắt này được sử dụng khi điện áp DC đầu ra phải cao hơn điện áp đầu vào.

Có thể giải thích nguyên lý hoạt động của máy cắt bậc thang từ sơ đồ trên. Trong mạch, một cuộn cảm L được mắc nối tiếp với điện áp cung cấp. Tụ điện duy trì điện áp đầu ra liên tục cho tải. Diode ngăn dòng điện từ tải đến nguồn.

Bước lên Chopper

Khi bộ cắt ở trạng thái ON, điện áp nguồn VS được áp dụng cho tải. I.e. V0 = VS và cuộn cảm bắt đầu tích trữ năng lượng. Tại điều kiện này, dòng tải tăng từ Imin đến Imax.

Khi bộ cắt được chuyển sang TẮT, điện áp cung cấp sẽ đi theo đường từ L - D - Tải - VS. Trong giai đoạn này, cuộn cảm phóng e.m.f được lưu trữ qua diode D tới tải. Như vậy tổng điện áp ở tải V0 = VS + Ldi / dt lớn hơn điện áp đầu vào. Các thay đổi hiện tại từ Imax sang Imin.

Bước lên Chopper Dạng sóng hiện tại

Nâng cấp phương trình Chopper

Step –up chopper còn được gọi là Boost choppers. Các ứng dụng của dao cắt bậc thang bao gồm sạc pin và làm tăng điện áp.

Các ứng dụng của Chopper

Bộ chuyển đổi DC sang DC được áp dụng cho nhiều ứng dụng như trong

Cung cấp điện áp chuyển mạch Hệ thống.
trong động cơ điện một chiều như bộ điều khiển tốc độ.
Bộ tăng điện áp một chiều.
Bộ sạc pin.
Hệ thống đường sắt.
Ô tô điện vv…

Choppers cũng được sử dụng trong các hệ thống xử lý tín hiệu. Trong bộ cắt, điện áp đầu ra có thể được điều khiển bằng nhiều kỹ thuật khác nhau như điều chế độ rộng xung, điều chế tần số, tần số thay đổi, độ rộng xung thay đổi, điều khiển CLC, v.v. Phương pháp nào trong số này được cho là hiệu quả đối với mạch chopper trong xử lý tín hiệu?