Atseņķa kontrolēšana atsevišķi uzglabāmajam GKN dzinējam

Chopper ir ierīce, kas pārveido fikso taisnvadienu (DC) uz mainīgo DC spriegumu. Chopperu bieži izmantojot savkomutējamās ierīces, piemēram, Metālaoksidu-semidūšu lauka efekta tranzistori (MOSFET), Izolētas vārtu bipolārie tranzistori (IGBT), jaudas tranzistori, Vārta apgriešanas tirostri (GTO) un Integrētie vārta komutējamie tirostri (IGCT). Šīs ierīces var tikt ieslēgtas vai atslēgtas tieši caur vārta kontrolsignālu, izmantojot zemu enerģijas ieplūsmu, un tos nevajadzēja papildus komutācijas shēmu, kas padara tos ļoti efektīvus un praktiskus chopperu lietojumam.

Chopperi parasti darbojas augstās frekvences. Šis augstfrekvenčais darbības veids nozīmisnākami uzlabo dzinēju veiktspēju, samazinot sprieguma un strāvas svārstības un izslēdzot nepārtrauktu vedību. Viens no vispievilcīgākajiem chopperu kontroles priekšrocībām ir tā spēja nodrošināt regeneratīvo aizbraukšanu pat ļoti zemās rotācijas ātrumos. Šī īpašība ir īpaši vērtīga, ja pārvades sistēmai tiek piegādāts fikso līdz zems DC spriegums, ļaujot efektīvi atgūt enerģiju aizbraukšanas operācijās.

Dzinēju Kontrole

Zemāk esošajā diagrammā attēlota atsevišķi uzglabāta DC dzinēja kontrolle ar tranzistora chopperu. Tranzistors Tr periodiski tiek ieslēgts ar periodu Tr, paliekot vadības stāvoklī ilgumu Ton. Atbilstošie dzinēja terminālo sprieguma un armatūras strāvas grafiki arī ir attēloti diagrammā. Kad tranzistors ir ieslēgts, dzinēja terminālais spriegums ir V, un dzinēja darbību var aprakstīt šādi:

Šajā konkrētajā laika intervālā armatūras strāva palielinās no ia1 līdz ia2. Šis posms sauc par darbības intervālu, jo dzinējs tiek tieši savienots ar enerģijas avotu šajā laikā. Tiešais savienojums ļauj elektrisko enerģiju no avota pārnest dzinējam, ļaujot tam radīt mehānisko momentu un rotēt.

Kad t = ton, tranzistors Tr tiek atslēgts. Pēc tam dzinēja strāva sāk brīvāk riteņdarbību caur diodu Df. Tā kā rezultātā dzinēja terminālais spriegums samazinās līdz nullei laika intervālā ton≤t≤T. Šis intervāls sauc par brīvāk riteņdarbības intervālu. Šajā brīvāk riteņdarbības posmā dzinējā saglabātā magnētiskā lauka un induktivitātes enerģija tiek izlaidusi caur brīvāk riteņdarbības diodu, uzturējot strāvas plūsmu slēgtā ceļā. Dzinēja darbību šajā intervālā var tālāk analizēt un aprakstīt, pētot elektromagnētiskos mijiedarbības šķērsējošos komponentus.

Dzinēja strāva samazinās no ia2 līdz ia1 šajā intervālā. Darbības intervāla ton attiecība pret choppera periodu T sauc par darbības ciklu.

Regeneratīvā Aizbraukšana

Zemāk esošajā diagrammā attēlots chopper, kas konfigurēts regeneratīvai aizbraukšanai. Tranzistors Tr tiek cikliski ieslēgts ar periodu T un ieslēgšanas laiku ton. Diagrammā attēloti dzinēja terminālais spriegums va un armatūras strāva ia nepārtrauktās vedības apstākļos. Lai palielinātu induktivitāti La, šķērsējā tiek ievietots ārējais induktors.

Kad tranzistors Tr tiek ieslēgts, armatūras strāva ia palielinās no ia1 līdz ia2. Šis strāvas palielināšanās process notiek, kad elektriskā enerģija tiek pagaidu laikā glabāta induktorā un dzinēja magnētiskajā laukā, sagatavojot vidi nākamajam enerģijas pārveidošanas procesam, kas raksturo regeneratīvo aizbraukšanu.

Kad dzinējs darbojas regeneratīvā aizbraukšanas režīmā, tas funkcioni kā ģeneratoris, pārveidojot mehānisko enerģiju elektriskā enerģijā. Daļa no šīs elektriskās enerģijas iegūstama magnētisko enerģiju, kas glabāta armatūras šķērsējā. Savukārt pārējā daļa tiek izlaida kā siltums armatūras virpes un tranzistoros, tāpēc ka šie komponenti ir ar inhereitu resistenci.

Kad tranzistors tiek atslēgts, armatūras strāva ieplūst caur diodu D un enerģijas avotu V, samazinoties no ia2 līdz ia1. Šajā procesā gan elektromagnētiskā enerģija, kas glabāta šķērsējā, gan dzinēja radītā enerģija tiek atgriezta enerģijas avotā. Laika intervāls no 0 līdz ton sauc par enerģijas glabāšanas intervālu, kad enerģija tiek akumulēta sistēmā. Otrādi, intervāls no ton līdz T sauc par darbības intervālu, kad notiek enerģijas pārne un sistēmas darbība.

Dzinēju un Aizbraukšanas Operāciju Kontrole

Dzinēju darbības laikā tranzistors Tr1 tiek regulēts, lai nodrošinātu dzinējam enerģiju, ļaujot tam rotēt uz priekšu. Savukārt aizbraukšanas režīmā kontrolē tranzistors Tr2. Kontroles pāreja no Tr1 uz Tr2 bezproblēmatiski maina sistēmas darbības režīmu no dzinēju uz aizbraukšanas, un atpakaļpāreja atgriež to dzinēju stāvoklī. Šī precīzā kontroles metode nodrošina efektīvu un uzticamu elektriskā pārvades sistēmas darbību dažādos darbības apstākļos.

Dinamiskā Kontrole

Dinamiskā aizbraukšanas shēma, kā arī tai atbilstošais grafiks, ir attēloti zemāk esošajā diagrammā. Laika intervālā no 0 līdz Ton armatūras strāva ia pastāvīgi palielinās no ia1 līdz ia2. Šajā posmā daļa no elektriskās enerģijas tiek glabāta induktivitātē, kā rezervvars nākamajām operācijām. Savukārt pārējā daļa tiek izlaida kā siltums armatūras rezistencē Ra un tranzistorā TR, kā rezultāts šo komponentu elektriskajai rezistencē.

Laika intervālā Ton ≤ t ≤ T armatūras strāva ia samazinās no ia2 līdz ia1. Šajā posmā gan dzinēja radītā enerģija, gan enerģija, kas glabāta induktivitātē, tiek izlaida pa aizbraukšanas rezistenci RB, armatūras rezistenci Ra un diodu D. Tranzistors Tr spēlē galveno lomu, regulējot enerģijas daudzumu, kas tiek izlaida RB. Precīzi kontrolējot Tr darbību, var efektīvi modulēt enerģiju, kas tiek izlaida RB, ietekmējot kopējo aizbraukšanas veiktspēju un izlaiduma enerģijas efektīvo vērtību. Šī kontroles metode ļauj precīzi pielāgot dinamisko aizbraukšanas procesu, nodrošinot optimālu enerģijas pārvaldību un sistēmas stabilitāti.