ELEKTRONIKA E FUQISË II

Dr.ing. Thomaq KOBLARA

LEKSIONI VII

KONVERTORËVE TË RRYMËS SË VAZHDUAR

KONVERTORËT ME QARK REZONANT DHE KOMUTIM TË DETYRUAR

7.1 KONVERTORËT REZONANTË

Përkeqësimi i rendimentit të konvertorëve statikë të rrymës së vazhduar

Humbjet në transistorë

Humbjet kur transistori ndodhet në gjendje saturimi (ose quazi saturim)

Humbjet gjatë komutimit të elementit elektronik (gjatë kyçje ç'kyçje )

Përdorimi i qarkut rezonant sjell:

Reduktimin e harmonikave të rendeve të lartë

Zvogëlimin e parametrave të filtrave të ndërmjetëm

Rritjen e frekuencës së punës.

Zvogëlimi i zhurmave karakteristikë të shkaktuara nga frekuenca e punës

7.2 KLASIFIKIMI I KONVERTORËVE REZONANTË

Konvertorë me qark rezonant të jashtëm. (Load resonant converter)

Konvertorë me qark rezonant në seri. (qarku i ndërmjetëm sillet si burim tensioni)

Qarku rezonant është në seri me ngarkesën.

Qarku rezonant është në paralel me ngarkesën.

Konvertorë me qark rezonant hibrid.

Konvertorë me qark rezonant në seri. (qarku i ndërmjetëm sillet si burim rryme)

Konvertorët rezonantë të klasës E.

Konvertorë me komutator rezonant (Switch resonant converter)

Konvertorë që realizojnë rezonancën në qarkun e ndërmjetëm

Komutimi i elementit elektronik realizohet nën tension zero (ZVS)

Komutimi i elementit elektronik realizohet nën rrymë zero (ZCS)

Konvertorë me qark pseudo – rezonant (ZVS -CV)

Konvertorë me rezonancë në qarkun e ndërmjetëm

Konvertorë me qark rezonant në frekuencë të lartë.

Skema elektrike e qarkut rezonant në seri

7.3.1 QARKU REZONANT

Qarku rezonant seri

Kushtet fillestare (tensioni në kondensator dhe rryma në bobinë)

iCC

R

CRC

iCL

R

vvdt

vdCL

dt

dvCi

vvdt

diL

2

2

Bazuar në ligjet e Kirchoff-it për qarkun e figurës rezulton:

Formula e llogaritjes së frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :

RRCLf

12 00

Grafiku i formës së valës së rrymës në bobinë dhe formës së valës së tensionit në kondensator për kushte fillestare

të përcaktuara

7.3.1 QARKU REZONANT

Qarku rezonant seri

Impedanca e qarkut rezonant:

R

R

C

LZ 0

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë

00

0

0000 sincos)( tt

Z

VVttIti CI

LL

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.

0000000 sincos)( ttIZttVVVtv LCIIC

7.3.2 QARKU REZONANT

Qarku rezonant seri (Ku ngarkesa e jashtme është në paralel me kondensatorin)

Kushtet fillestare për të cilat bëhet studimi i qarkut

2

2

0

dt

idLC

dt

dvCi

iiI

dt

diLVv

LRR

CRC

CL

LRIC

Duke u bazuar në teorinë e sistemeve rezulton se

0

2

0

2

02

2

Iidt

idL

L

Bazuar në ligjet e Kirchoff-it

RRCLf

12 00

Skema elektrike e qarkut Frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :

7.3.2 QARKU REZONANT

Grafiku i formës së valës së rrymës në bobinë dhe formës së valës së tensionit në kondensator për kushte fillestare të përcaktuara

Qarku rezonant seri (Ku ngarkesa e jashtme është në paralel me kondensatorin)

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë

00

0

000000 sincos)( tt

Z

VVttIIIti CI

LL

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.

00000000 sincos)( ttIIZttVVVtv LCIIC

7.3.3 QARKU REZONANT

Studimi i qarkut rezonant seri në rrafshin e frekuencave

Skema elektrike ekuivalente e qarkut rezonant për studimin në rrafshin e frekuencave

Karakteristika e amplitudës dhe fazës në rrafshin logaritmik të frekuencave

Koeficienti i cilësisë së qarkut rezonant

R

Z

RCR

LQ

R

R 0

0

0 1

Formula e llogaritjes së këndit të fazës për qarkun

VI

7.3.4 QARKU REZONANT

Qarku rezonant paralel

Skema elektrike e qarkut rezonant LC paralel

Kushtet fillestare për të cilat bëhet studimi i qarkut

Bazuar në ligjet e Kirchoff-it

2

2

dt

idCLiI

dt

diLv

dt

dvCiI

LRRLI

LRC

CRLI

Duke u bazuar në teorinë e sistemeve rezulton se

ILL Ii

dt

id 2

0

2

02

2

RRCLf

12 00

Frekuenca e lëkundjeve vetjake të sistemit :

Impedanca e qarkut rezonant:

R

R

C

LZ 0

7.3.4 QARKU REZONANT

Qarku rezonant paralel

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e rrymës në bobinë

00

0

0000 sincos)( tt

Z

VttIIIti C

ILIL

Bazuar në kushtet fillestare si dhe në intervalin e kohës t > to përftojmë ekuacionin e tensionit në kondensat.

0000000 cossin)( ttVttIIZtv CLIC

7.3.5 QARKU REZONANT

Studimi i qarkut rezonant paralel në rrafshin e frekuencave

Karakteristika e amplitudës dhe fazës në rrafshin logaritmik të frekuencave

Skema elektrike ekuivalente e qarkut rezonant për studimin në rrafshin e frekuencave

Koeficienti i cilësisë së qarkut rezonant

00

0Z

R

L

RRCQ

R

R

Formula e llogaritjes së këndit të fazës për qarkun

IV

Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonat

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Rf

Rf

CC

LL

Realizimi i qarkut rezonant bëhet në kushtet Kushtet fillestare të studimit të konvertorit

0

0

0

Ii

v

i

Lf

CR

LR

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Grafiku i formave e valës së tensionit në kondensatorin e qarkut rezonant si dhe format e valës së rrymës në bobinën e qarkut rezonant

gjatë një cikli të plotë të rezonancës

Një cikël i plotë i punës llogaritet në intervalin midis 41;ttt

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa I

Skema ekuivalente e studimit të etapës së parë

Etapa e parë i përket intervalit të kohës

1;0 tt

Bazuar në kushtet fillestare:

I

R

R

ILR

V

ILtt

L

Vi 0

1

Kyçet transistori T1

Qarku mbyllet nga dioda D3

Në fund të etapës së parë rezulton:

01

01

ttv

Itti

CR

LR

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa II

Skema ekuivalente e studimit të etapës së dytë

0

0

VVdt

diL

dt

dvCIi

ILr

r

CrrLr

Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës

21;ttt

Nga skema e qarkut ekuivalent përftojmë ekuacionet

Bllokohet dioda D3

Qarku mbyllet nëpërmjet diodës D2

Kryejmë veprimet dhe rezulton

02

2

VVdt

vdCL I

Crrr

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa II

Nga zgjidhja e sistemit përftojmë

tVv

IC

LtVti

C

L

ICR

R

RiLr

R

R

0

00

cos1

sin)(

Kohëzgjatja e etapës së dytë përcaktohet nga

2

012

Tttt

Atëherë tensioni dhe rryma në fund të etapës së dytë janë

02

1

''

102

)(

2)(cos1)(

Iti

VttVtv

Lr

IICr

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa III

Skema ekuivalente e studimit të etapës së tretë

Elementët elektronikë të komanduar janë plotësisht të bllokuar

0IiLR

ICR Vv 2

Etapa e pritjes i përket intervalit të kohës

percaktuart

Kushtet fillestare për fillimin e etapës së katërt

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa IV

Skema ekuivalente e studimit të etapës së katërt

Bazuar në kushtet fillestare rezulton:

00

0

sin)(

cos1

IC

LtVti

C

L

tVv

R

RILR

R

R

ICR

Kyçet transistori T2 dhe dioda D1 Etapa e dytë e rezonancës i përket intervalit të kohës

32;ttt

7.4.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant (Klasa ZCS)

Etapa V

Skema ekuivalente e studimit të etapës së pestë

Etapa VI

Skema ekuivalente e studimit të etapës së gjashtë

Kondensatori i qarkut rezonant shkarkohet plotësisht nëpërmjet transistorit T2

0Idt

dvC CR

R

Etapa e parë i përket intervalit të kohës

43;ttt

E njohur si etapa e fillimit të ciklit të ri

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZCS)

Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe me një element elektronik të komanduar

Etapa I Shkarkimi i kondensatorit Cr përpara se transistori T1 të kyçet Etapa II Transistori T1 kyçet përpara se tensioni në kondensatorin Cr të arijë vlerën zero Etapa III Tensioni në kondensator arin vlerën zero dhe rryma në bobinën Lr arin vlerën I0 Ky regjim përkon dhe me frekuencën maksimale të punës së konvertorit.

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)

Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe me një element elektronik të komanduar

Grafiku i formës së valës së tensionit në diodën D gjatë një periode të komutimit të transistorit T

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)

Grafiku i formave e valës së tensionit në kondensatorin e qarkut rezonant si dhe format e valës së rrymës në bobinën e qarkut rezonant

gjatë një cikli të plotë të rezonancës

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZCS)

Etapa e parë i përket intervalit të kohës

10;ttt

Skema ekuivalente e studimit të etapës së parë

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)

Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës

21;ttt

Skema ekuivalente e studimit të etapës së dytë

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)

Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës

32;ttt

Skema ekuivalente e studimit të etapës së tretë

7.5.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant dhe një element elektronik të komanduar (Klasa ZVS)

Skema ekuivalente e studimit të etapës së katërt

Etapa e parë e rezonancës përket intervalit të kohës

43;ttt

7.6.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri

Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant seri

Skema elektronike ekuivalente e qarkut rezonant

7.6.2 KONVERTORËT REZONANTË

Tabela e komutimit për konvertorin me qark rezonant seri

2

IAB

Vv 0'

2V

Vv I

AB

Gjatë intervalit ( t0 t1 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është pozitive kyçet transistori T+

0' Vv BB

2

IAB

Vv 0'

2V

Vv I

AB

Gjatë intervalit ( t1 t2 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është negative komuton Dioda D+

0' Vv BB

2

IAB

Vv 0'

2V

Vv I

AB

Gjatë intervalit ( t3 t4 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është negative kyçet Transistori T-

0' Vv BB

2

IAB

Vv 0'

2V

Vv I

AB

Gjatë intervalit ( t4 t5 ) rryma në bobinën e qarkut rezonant është pozitive komuton Dioda D-

0' Vv BB

7.6.3 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të ndërprerë

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të ndërprerë

Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

2

0 s

7.6.4 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

00

2

S

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)

7.6.5 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

0 S

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)

Karakteristika statike e konvertorit me qark rezonant seri e raportuar në rrafshin logaritmik

7.6.6 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri

Tensioni i referencës në hyrje të konvertorit

Rryma e referencës në hyrje të konvertorit

Frekuenca e referencës

2

Ib

VV

0

2

Z

V

I

I

b

0 b

7.7.1 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në seri

Skema elektronike e konvertorit të rrymës së vazhduar me qark rezonant seri

Skema elektronike ekuivalente e qarkut rezonant

Qarku sillet si burim tensioni

I mungon mbrojtja nga rrymat e qarkut të shkurtër

Punon si konvertor rritës dhe zbritës

Transistori T+ Dioda D+ Transistori T- Dioda D-

2

IAB

Vv

2

IAB

Vv

7.7.2 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të ndërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

2

0 s

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të ndërprerë

7.7.3 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

00

2

S

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)

7.7.4 KONVERTORËT REZONANTË

Regjimi me rrymë të pandërprerë Lidhja midis frekuencës së punës dhe frekuencës së lëkundjeve vetjake të qarkut

0 S

Grafiku i formave të valëve të rrymës në bobinë dhe tensioni në kondensatorin e qarkut rezonant gjatë regjimit me rrymë të pandërprerë (regjimi i vazhduar)

7.7.5 KONVERTORËT REZONANTË

Konvertorët e rrymës së vazhduar me qark rezonant në paralel

Karakteristika statike e konvertorit me qark rezonant seri e raportuar në rrafshin logaritmik

Tensioni i referencës në hyrje të konvertorit

2

Ib

VV

Rryma e referencës në hyrje të konvertorit

0

2

Z

V

I

I

b

Frekuenca e referencës

0 b