گروه محصولات

رگولاتور های DC-DC مقدمه ای بر شارژ کنترلر 2018

196/1397

خلاصه

ارتباط بحث مبدلDC-DC با مصارف خورشیدی در شارژکنترلر یا اینورترهای متصل به شبکه نمایان است. در مواجهه با پدیده متغیری همچون میزان تابش و دیگر پارامترها همچون دما ، خروجی پنل‌های خورشیدی ، ولتاژ DC متغیر با شرایط خواهد بود . از آنجایی که نمی‌توان مدارهای الکتریکی همچون اینورتر یا شارژکنترلر باتری را برای رنج وسیع و پیوسته‌ای از ولتاژهایDC ورودی طراحی کرد؛ نیاز تبدیل این طیف ولتاژ متغیر به سطح‌های محدود ولتاژ ، توسط همین خانواده از مبدل‌های الکترونیک قدرت یعنی مبدل‌هایDC-DC انجام می‌پذیرد.



به نام خدا


رگولاتورهای DC-DC (DC-DC Regulator)


مقدمه
در برخی کاربردهای صنعتی نیاز تبدیل یک ولتاژ DC ثابت یا متغیر به ولتاژ DC متغیر یا ثابت دیگری وجود دارد. این منظور توسط مبدلهای DC-DC صورت میپذیرد. از کاربردهای این نوع از مبدلها کنترل موتور در خودروهای الکتریکی ، چنگالهای بالابرنده ، سیستم ترمزی و رگولاتورهای ولتاژی را می‌‌توان برشمرد .

ارتباط بحث مبدلDC-DC با مصارف خورشیدی در شارژکنترلر یا اینورترهای متصل به شبکه نمایان است. در مواجهه با پدیده متغیری همچون میزان تابش و دیگر پارامترها همچون دما، خروجی پنلهای خورشیدی ، ولتاژ DC متغیر با شرایط خواهد بود . از آنجایی که نمیتوان مدارهای الکتریکی همچون اینورتر یا شارژکنترلر باتری را برای رنج وسیع و پیوستهای از ولتاژهایDC ورودی طراحی کرد؛ نیاز تبدیل این طیف ولتاژ متغیر به سطحهای محدود ولتاژ ، توسط همین خانواده از مبدلهای الکترونیک قدرت یعنی مبدلهایDC-DC انجام میپذیرد.
یک مثال ساده از عملکرد مبدل DC-DC در شکل بالا قابل مشاهد است . Vsیک منبع ثابت است، با خاموش و روشن کردن سوییچ S، Vo ولتاژ متوسط خروجی مقداری کمتر از Vs خواهد داشت. بنظر میرسد در حالت تئوری Vo میتواند از 0 تا Vs تغییر کند ( در عمل ملاحظاتی این بازه را محدودتر میکنند.)
Vo = D * Vs




رگولاتور DC
رگولاتورها معمولا برای بدست آوردن یک ولتاژ تثبیت شده خروجی از یک ولتاژ تثبیت شده ورودی استفاده میشوند.

شکل بالا یک شمای کلی از رگولاتور را نشان میدهد. مکانیزم فیدبک در این مدار تغییرات ورودی در خروجی را دنبال میکند تا به وسیله واحد کنترل با تولید Vg یا فرمان گیت پاسخ مناسب به تغییرات ورودی برای رسیدن به خروجی مورد نظر ایجاد شود. ایجاد سیگنال آتش به روش PWM صورت میگیرد به طوری که فرکانس کلید زنی ثابت است و تغییرات در خروجی با تغییر درD یا بطور کاملتر Duty Cycle صورت میگیرد. کلید موجود در مدار میتواند BJT ، MOSFET و یا IGBT باشد.



رگولاتور کاهنده Buck Regulator
مدار رگولاتور باک در شکل زیر آورده شده است . از بحث درباره مدار کنترلی صرف نظر میشود و فرض میشود کلید با فرکانس f و duty cycle برابر با D آتش شود.برای هر کدام از مدارها که در ادامه می آیند دو mode میتوان در نظر گرفت که دو مدار در حالت کلید باز و بسته هستند.

در رگولاتور باک خروجی کمتر از ورودی است به همین دلیل کاهنده خوانده شده است .
Mode1: در t = 0 کلید S بسته میشود ، مدار حاصل یک مدار RLC است که در آن جریان سلف صعودی افزایش خواهد یافت.
Mode2: درt = D/f کلید S باز میشود ، جریان سلف باعث میشود دیود هدایت کند . این بار یک مدار RLC بدون منبع داریم که جریان در آن نزولی خواهد بود.
شکل بعدی نمودار ولتاژ و جریان و معادلات بعضا تقریبی آنها را نمایش میدهد.
مقدار متوسط ولتاژ خروجی : Va = Vs * D
مقدار متوسط جریان ورودی : Is = Ia * D




رگولاتور افزاینده Boost Regulator
در رگولاتور بوست خروجی بیشتر از ورودی است به همین دلیل افزاینده خوانده شده است .
Mode1: کلید در لحظه t = 0 روشن میشود و سلف منبع را از خازن و بار جدا میکند . در این جریان سلف توسط منیع بالا میرود و خازن در بار تخلیه میشود .
Mode2: کلید در t = D/f بسته میشود . جریان سلف حالا در بار تخلیه میشود و باعث بالا رفتن ولتاژ خروجی میشود.
نمودارها و معادلات در ادامه آمده است :








رگولاتور افزاینده – کاهنده Buck Boost Regulator
در رگولاتور باک - بوست خروجی با توجه به D میتواند بیشتر یا کمتراز ورودی باشد .
Mode1: کلید در لحظه t = 0 روشن میشود و سلف منبع را از خازن و بار جدا میکند . در این جریان سلف توسط منیع بالا میرود و خازن در بار تخلیه میشود .
Mode2: کلید در t = D/f بسته میشود . جریان سلف حالا در بار تخلیه میشود و باعث بالا رفتن ولتاژ خروجی میشود با این تفاوت که منبع نیز از مدار حذف میشود .
نمودارها و معادلات در ادامه آمده است :







جمعبندی
در مقدمه توضیح مختصری درباره ارتباط مبدل DC-DC با تجهیزات خورشیدی ارایه شد.مبدل DC-DC اساس کار شارژکنترلر خورشیدی است که بعدا مفصلا به آن خواهیم پرداخت . همانطور که در تصویر زیر که مدار مربوط به یک اینورتر آنگرید است دیده می‌شود اولین بخش مدار یک رگولاتور DC است که از ولتاژ متغیر ورودی ، یک ولتاژ تثبیت شده در اختیار مدار اصلی اینورتر قرار می‌دهد.بعد از آن سه نوع مختلف از رگولاتورهای DC به اختصار بررسی شد .
همانطور که در تصویر زیر که مدار مربوط به یک اینورتر آنگرید است دیده می‌شود.




نویسنده: مهندس رضا فرجی داور ( فارغ التحصیل برق شریف )


اینستاگرام برق خورشیدی هورایش


🔷محصولات فروشگاه برق خورشیدی هورایش⏬
نظرات
ارسال نظر

>
مقالات مرتبط