Nei circuiti chopper di elettronica di potenza vengono utilizzati semiconduttori di potenza unidirezionali. Se questi dispositivi a semiconduttore sono disposti in modo appropriato, un chopper può funzionare in uno qualsiasi dei quattro quadranti. possiamo classificare i circuiti chopper in base al loro funzionamento in uno qualsiasi di questi quattro quadranti come tipo A, tipo B, tipo C, tipo D e tipo E. Diamo ora un’occhiata a queste classificazioni e alle caratteristiche delle varie classificazioni.
Tipo A Chopper o Primo quadrante Chopper
Questo tipo di chopper è mostrato in figura. È conosciuto come primo quadrante chopper o tipo A chopper. Quando il chopper è acceso, v0 = VS come risultato e la corrente scorre nella direzione del carico. Ma quando l’elicottero è spento v0 è zero ma I0 continua a fluire nella stessa direzione attraverso il diodo a ruota libera FD, quindi il valore medio di tensione e corrente dice V0 e I0 sarà sempre positivo come mostrato nel grafico.
Nel chopper di tipo A il flusso di potenza sarà sempre dalla sorgente al carico. Poiché la tensione media V0 è inferiore alla tensione di ingresso cc Vs
Chopper di tipo B o Chopper di secondo quadrante
In chopper di tipo B o secondo quadrante il carico deve sempre contenere una sorgente cc E . Quando il chopper è acceso, v0 è zero ma la tensione di carico E guida la corrente attraverso l’induttore L e il chopper, L memorizza l’energia durante la tonnellata di tempo del chopper . Quando l’elicottero è spento, v0 = (E + L . di / dt) sarà più che la tensione di sorgente Vs . Per questo motivo il diodo D2 sarà prevenuto in avanti e inizia a condurre e quindi la potenza inizia a fluire verso la sorgente. Non importa che l’elicottero sia acceso o spento, la corrente I0 uscirà dal carico e verrà trattata in negativo . Poiché VO è positivo e la corrente I0 è negativa, la direzione del flusso di potenza sarà dal carico alla sorgente. La tensione di carico V0 = (E + L .di / dt) sarà più che la tensione Vs in modo che il tipo B chopper è noto anche come un step up chopper .
Chopper di tipo C o chopper di tipo A a due quadranti
Il chopper di tipo C è ottenuto collegando gli elicotteri di tipo A e di tipo B in parallelo. Otterremo sempre una tensione di uscita positiva V0 poiché il diodo a ruota libera FD è presente su tutto il carico. Quando il chopper è sul diodo a ruota libera inizia a condurre e la tensione di uscita v0 sarà uguale a Vs . La direzione della corrente di carico i0 sarà invertita. La corrente i0 scorrerà verso la sorgente e sarà positiva indipendentemente dal chopper acceso o dal comportamento FD. La corrente di carico sarà negativa se il chopper è o il diodo D2 conduce. Possiamo dire che chopper e FD operano insieme come chopper di tipo A nel primo quadrante. Nel secondo quadrante, il chopper e D2 opereranno insieme come chopper di tipo B.
La tensione media sarà sempre positiva ma la corrente di carico media potrebbe essere positiva o negativa. Il flusso di potenza può essere vita la prima operazione quadrante cioè da sorgente a carico o da carico a fonte come la seconda operazione quadrante. I due elicotteri non devono essere accesi contemporaneamente poiché l’azione combinata causa un cortocircuito nelle linee di alimentazione. Per la frenata rigenerativa e l’automobilismo viene utilizzato questo tipo di configurazione chopper.
Tipo D Chopper o due quadranti Tipo B Chopper
Lo schema elettrico del tipo D chopper è mostrato nella figura sopra. Quando i due elicotteri sono sulla tensione di uscita v0 sarà uguale a Vs . Quando v0 = – Vs i due elicotteri saranno spenti ma entrambi i diodi D1 e D2 inizieranno a condurre. V0 la tensione di uscita media sarà positivo quando gli elicotteri turn-on il tempo Ton sarà più che il tempo di spegnimento Toff suo mostrato nella forma d’onda qui sotto. Poiché i diodi e gli elicotteri conducono la corrente solo in una direzione, la direzione della corrente di carico sarà sempre positiva.
La potenza scorre dalla sorgente al carico poiché i valori medi di v0 e i0 sono positivi. Dalla forma d’onda si vede che il valore medio di V0 è positivo, quindi si ottiene l’operazione del quarto quadrante del chopper di tipo D.
Dalle forme d’onda, il valore Medio della tensione di uscita è dato da
V0= (Vs Ton-VsToff)/T = Vs.(Ton Toff)/T
Tipo –E chopper o Quarto Quadrante Chopper
Tipo E o il quarto quadrante chopper si compone di quattro interruttori a semiconduttore e quattro diodi disposti in antiparallelo. I 4 elicotteri sono numerati in base al quadrante di appartenenza. Il loro funzionamento sarà in ogni quadrante e l’elicottero corrispondente sarà attivo solo nel suo quadrante.
- Primo quadrante
Durante il primo quadrante l’elicottero CH4 sarà acceso . Chopper CH3 sarà spento e CH1 sarà operato. COME il CH1 e CH4 è sulla tensione di carico v0 sarà uguale alla tensione sorgente Vs e la corrente di carico i0 inizierà a fluire . v0 e i0 saranno positivi quando si sta svolgendo la prima operazione del quadrante. Non appena il chopper CH1 è spento, la corrente positiva ruota libera attraverso CH4 e il diodo D2 . Il tipo E chopper agisce come un selettore rotante step – down nel primo quadrante.
- Secondo Quadrante
In questo caso il chopper CH2 sarà operativo e gli altri tre saranno tenuti fuori. Come CH2 è in negativo volontà corrente inizia a fluire attraverso l’induttore L . CH2, E e D4. L’energia viene immagazzinata nell’induttore L mentre il chopper CH2 è acceso. Quando CH2 è spento la corrente verrà alimentata alla sorgente attraverso i diodi D1 e D4. Qui (E + L. di / dt) sarà più della tensione sorgente Vs . Nel secondo quadrante il chopper agirà come un chopper step-up come la potenza viene alimentata indietro dal carico alla fonte
- Terzo quadrante
Nel terzo quadrante operazione CH1 sarà mantenuto spento , CH2 sarà acceso e CH3 è azionato. Per questo quadrante di lavoro la polarità del carico dovrebbe essere invertita. Quando il chopper CH3 è acceso, il carico viene collegato alla sorgente Vs e v0 e i0 saranno negativi e l’operazione del terzo quadrante avrà luogo. Questo chopper agisce come un chopper step-down
- Quarto quadrante
CH4 sarà azionato e CH1, CH2 e CH3 sarà spento. Quando il chopper CH4 è acceso la corrente positiva inizia a fluire attraverso CH4 ,D2, E e l’induttore L immagazzinerà energia. Mentre il CH4 è spento la corrente è risposte alla fonte attraverso i diodi D2 e D3, l’operazione sarà nel quarto quadrante poichè la tensione del carico è negativa ma la corrente del carico è positiva. Il chopper agisce come un passo verso l’alto chopper come il potere è alimentato indietro dal carico alla fonte.
