In leistungselektronischen Chopperschaltungen werden unidirektionale Leistungshalbleiter verwendet. Wenn diese Halbleiterbauelemente entsprechend angeordnet sind, kann ein Chopper in jedem der vier Quadranten arbeiten. wir können Chopper-Schaltungen nach ihrer Arbeit in jedem dieser vier Quadranten als Typ A, Typ B, Typ C, Typ D und Typ E klassifizieren.
Chopper Typ A oder Chopper des ersten Quadranten
Dieser Chopper-Typ ist in der Abbildung dargestellt. Es ist bekannt als First-Quadrant Chopper oder Typ A Chopper. Wenn der Chopper eingeschaltet ist, ergibt sich v0 = VS und der Strom fließt in Richtung der Last. Wenn jedoch der Chopper ausgeschaltet ist, ist v0 Null, aber I0 fließt weiterhin in die gleiche Richtung durch die Freilaufdiode FD, daher ist der Durchschnittswert von Spannung und Strom, z. B. V0 und I0, immer positiv, wie in der Grafik gezeigt.
In Typ A Chopper wird der Leistungsfluss immer von der Quelle zur Last sein. Da die mittlere Spannung V0 kleiner ist als die DC-Eingangsspannung Vs
Chopper Typ B oder Second-Quadrant Chopper
Bei Chopper Typ B oder Second-Quadrant muss die Last immer eine DC-Quelle E enthalten. Wenn der Chopper eingeschaltet ist, ist v0 Null, aber die Lastspannung E treibt den Strom durch die Induktivität L und den Chopper, L speichert die Energie während der Zeit T des Choppers . Wenn der Chopper ausgeschaltet ist, v0 =( E+ L. di/dt) größer als die Quellenspannung Vs. Aus diesem Grund wird die Diode D2 vorwärtsgespannt und beginnt zu leiten, und daher beginnt die Leistung zur Quelle zu fließen. Unabhängig davon, ob der Chopper ein- oder ausgeschaltet ist, fließt der Strom I0 aus der Last und wird negativ behandelt. Da VO positiv und der Strom I0 negativ ist, wird die Richtung des Leistungsflusses von Last zu Quelle sein. Die last spannung V0 = (E + L.di/dt) wird mehr als die spannung Vs so die typ B chopper ist auch bekannt als ein schritt bis chopper.
Typ-C-Chopper oder Zwei-Quadranten-Typ-A-Chopper
Typ–C–Chopper wird durch Parallelschaltung von Typ-A- und Typ-B-Choppern erhalten. Wir erhalten immer eine positive Ausgangsspannung V0, da die Freilaufdiode FD an der Last anliegt. Wenn der Chopper eingeschaltet ist, beginnt die Freilaufdiode zu leiten und die Ausgangsspannung v0 ist gleich Vs . Die Richtung des Laststroms i0 wird umgekehrt. Der Strom i0 fließt zur Quelle und ist positiv, unabhängig davon, ob der Chopper eingeschaltet ist oder die FD leitet. Der Laststrom wird negativ sein, wenn der Chopper ist oder die Diode D2 leitet. Wir können sagen, dass der Chopper und FD zusammen als Typ-A-Chopper im ersten Quadranten arbeiten. Im zweiten Quadranten arbeiten der Chopper und D2 zusammen als Typ–B-Chopper.
Die durchschnittliche Spannung ist immer positiv, aber der durchschnittliche Laststrom kann positiv oder negativ sein. Der Leistungsfluss kann in der ersten Quadrantenoperation sein, d. h. von Quelle zu Last oder von Last zu Quelle wie die zweite Quadrantenoperation. Die beiden Chopper sollten nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, da die kombinierte Aktion einen Kurzschluss in den Versorgungsleitungen verursachen kann. Für regeneratives Bremsen und Fahren wird diese Art von Chopper-Konfiguration verwendet.
Typ D Chopper oder Zwei Quadranten Typ B Chopper
Die schaltung diagramm der typ D chopper ist gezeigt in der obigen abbildung. Wenn die beiden Chopper eingeschaltet sind, ist die Ausgangsspannung v0 gleich Vs . Wenn v0 = – Vs sind die beiden Chopper ausgeschaltet, aber sowohl die Dioden D1 als auch D2 beginnen zu leiten. V0 die durchschnittliche ausgangsspannung wird positiv sein, wenn die chopper drehen-auf die zeit Ton wird mehr als die ausschalten zeit Toff seine gezeigt in die welle form unten. Da die Dioden und Chopper den Strom nur in eine Richtung leiten, ist die Richtung des Laststroms immer positiv.
Die Leistung fließt von der Quelle zur Last, da die Durchschnittswerte von v0 und i0 positiv sind. Aus der Wellenform ist ersichtlich, dass der Durchschnittswert von V0 positiv ist, so dass der vierte Quadrantenbetrieb des Typ-D-Choppers erhalten wird.
Aus den Wellenformen ergibt sich der Mittelwert der Ausgangsspannung durch
V0= (Vs Ton-VsToff)/T = Vs.(Ton-Toff)/T
Typ–E-Chopper oder der vierte Quadranten-Chopper
Typ E oder der vierte Quadranten-Chopper besteht aus vier Halbleiterschaltern und vier antiparallel angeordneten Dioden. Die 4 Chopper sind nach dem Quadranten nummeriert, zu dem sie gehören. Ihr Betrieb erfolgt in jedem Quadranten und der entsprechende Chopper ist nur in seinem Quadranten aktiv.
- Erster Quadrant
Während des ersten Quadrantenbetriebs ist der Chopper CH4 eingeschaltet. Chopper CH3 wird ausgeschaltet und CH1 wird betrieben. DA CH1 und CH4 eingeschaltet sind, ist die Lastspannung v0 gleich der Quellenspannung Vs und der Laststrom i0 beginnt zu fließen . v0 und i0 sind positiv, wenn die erste Quadrantenoperation stattfindet. Sobald der Chopper CH1 ausgeschaltet ist, läuft der positive Strom durch CH4 und die Diode D2 . Der Chopper vom Typ E wirkt im ersten Quadranten als Abwärts-Chopper.
- Zweiter Quadrant
In diesem Fall ist der Chopper CH2 betriebsbereit und die anderen drei werden ausgeschaltet. Wenn CH2 eingeschaltet ist, beginnt ein negativer Strom durch die Induktivität L zu fließen. CH2, E und D4. Energie wird in der Induktivität L gespeichert, wenn der Chopper CH2 eingeschaltet ist. Wenn CH2 ausgeschaltet ist, wird der Strom über die Dioden D1 und D4 zur Quelle zurückgeführt. Hier ist (E + L.di / dt) mehr als die Quellenspannung Vs . Im zweiten Quadranten fungiert der Chopper als Aufwärts-Chopper, da die Leistung von der Last zur Quelle zurückgespeist wird
- Dritter Quadrant
Im dritten Quadrantenbetrieb wird CH1 ausgeschaltet, CH2 eingeschaltet und CH3 betrieben. Für diesen Quadranten sollte die Polarität der Last umgekehrt werden. Wenn der Chopper CH3 eingeschaltet ist, wird die Last mit der Quelle Vs verbunden und v0 und i0 sind negativ und der dritte Quadrantenbetrieb findet statt. Dieser Chopper fungiert als Step-Down-Chopper
- Vierter Quadrant
CH4 wird betrieben und CH1, CH2 und CH3 sind ausgeschaltet. Wenn der Chopper CH4 eingeschaltet ist, beginnt ein positiver Strom durch CH4, D2 , E zu fließen, und die Induktivität L speichert Energie. Wenn der CH4 ausgeschaltet ist, wird der Strom über die Dioden D2 und D3 zur Quelle zurückgeführt, Der Betrieb erfolgt im vierten Quadranten, da die Lastspannung negativ, der Laststrom jedoch positiv ist. Der Chopper fungiert als Step-Up-Chopper, da die Leistung von der Last zur Quelle zurückgespeist wird.
