Converteruk omformer

En CuKa-omformer er en veksling strømforsyning som omformer en likespenning til en annen likespenning på lavere eller høyere verdi, men av motsatt polaritet. I motsetning til andre typer omformere, som bruker en induktor, bruker en converteruk-omformer en kondensator til å lagre energi. Ćuk-omformeren er oppkalt etter oppfinneren, Slobodan Ćuk fra California Institute of Technology , som først beskrev denne topologien i en artikkel.

Stavekontroll: Ćuk ([t͡ɕuk]) er noen ganger stavet, feil, Čuk eller Cúk . Ć og Č er to forskjellige bokstaver på serbisk .

Grunnleggende prinsipp

Det er en "Boost-Buck" -omformer som tillater kontrollert utveksling av energi mellom en strømkilde og en annen strømkilde gjennom et buffertrinn som består av en spenningskilde. Dette er den doble kretsen til Buck-Boost-omformeren

Converteruk omformer uten galvanisk isolasjon

Prinsipp for drift

En Ćuk-omformer uten galvanisk isolasjon består av to induktorer , to kondensatorer , en bryter (vanligvis en transistor ) og en diode . Det grunnleggende diagrammet til en Ćuk-omformer er vist i figur 1.

Kondensator C brukes til å overføre energi mellom inngangsspenningskilden (V i ) og utgangsspenningskilden (V o ). For dette er det koblet vekselvis til inngangen eller utgangen til omformeren takket være bryteren S og til dioden D (se figur 2 og 3).

De to induktorer L 1 og L- 2 benyttes for å omdanne henholdsvis til inngangsspenningskilden og utgangsspenningskilden (C o ) inn i strømkilder. Faktisk kan en spole over en kort periode betraktes som en nåværende kilde da den holder den konstant. Disse konverteringene er nødvendige for å begrense strømmen når kondensatoren C er koblet til en spenningskilde (V o eller V i ).

Som andre omformere ( Boost , Buck , Buck-Boost eller Flyback ), kan ,uk-omformeren operere med kontinuerlig eller diskontinuerlig strømledning. Imidlertid, i motsetning til andre omformere, kan den også operere med diskontinuerlig spenningsledning (spenningen over kondensatoren blir kansellert under en del av byttesyklusen).

Kontinuerlig ledning

Hvis vi vurderer at omformeren har nådd sin jevne tilstand, er mengden energi lagret i hver av komponentene den samme ved starten og slutten av en driftssyklus. Spesielt er energien som er lagret i induktoren gitt av:

${\ displaystyle E = {\ frac {1} {2}} L \ cdot I_ {L} ^ {2}}$

Som et resultat er strømmen gjennom induktoren den samme ved begynnelsen og slutten av hver koblingssyklus. Utviklingen av strømmen i en induktor som er koblet til spenningen ved terminalene:

${\ displaystyle V_ {L} = L {\ frac {dI} {dt}}}$

Dette forholdet lar oss se at gjennomsnittsspenningen over en induktor må være null for å tilfredsstille forholdene i stabil tilstand.

Hvis vi vurderer at spenningsfallet over dioden er null, og at kondensatorene C og Co har tilstrekkelig stor kapasitans i forhold til lade- og utladningstidene, slik at vi kan vurdere at spenningene på terminalene deres er konstante, vil spenningene ved terminalene til de to induktorene L 1 og L 2 må tilfredsstille følgende forhold:

Under på-tilstanden,
- ${\ displaystyle V_ {L1} = V_ {i}}$ fordi induktansen L 1 er koblet direkte til inngangsspenningskilden.
- ${\ displaystyle V_ {L2} = V_ {o} -V_ {C}}$ fordi induktansen L 2 er, på sin side, er forbundet i serie med kondensatorene C og C o .
Under den blokkerte tilstanden,
- ${\ displaystyle V_ {L1} = V_ {i} -V_ {C}}$ . induktansen L 1 er koblet i serie med inngangsspenningskilden og kondensatoren C (se figur 2).
- ${\ displaystyle V_ {L2} = V_ {o}}$ fordi dioden D blir på, L- 2 er koblet direkte til utgangen kondensator.

Omformeren er i på-tilstand fra til ( som driftssyklus ) og deretter i av-tilstand fra til . Gjennomsnittsverdiene til V L1 og V L2 er skrevet: $t = 0$ ${\ displaystyle t = \ alpha T}$ $\ alfa$ ${\ displaystyle t = \ alpha T}$ $t = T$

${\ displaystyle {\ bar {V}} _ {L1} = \ alpha \ cdot V_ {i} + \ left (1- \ alpha \ right) \ cdot \ left (V_ {i} -V_ {C} \ right ) = \ venstre (V_ {i} + (1- \ alpha) \ cdot V_ {C} \ høyre)}$

${\ displaystyle {\ bar {V}} _ {L2} = \ alpha \ left (V_ {o} -V_ {C} \ right) + \ left (1- \ alpha \ right) \ cdot V_ {o} = \ left (V_ {o} - \ alpha \ cdot V_ {C} \ høyre)}$

Ettersom de to spenningene er null for å tilfredsstille forholdene i jevn tilstand, kan vi utlede ved å bruke den andre ligningen:

${\ displaystyle V_ {C} = {\ frac {V_ {o}} {\ alpha}}}$

Ved å erstatte V C i ligningen med dens uttrykk, får vi: ${\ displaystyle {\ bar {V}} _ {L1}}$

${\ displaystyle {\ bar {V}} _ {L1} = \ left (V_ {i} + (1- \ alpha) \ cdot {\ frac {V_ {o}} {\ alpha}} \ right) = 0 }$

Som kan skrives om som følger:

${\ displaystyle {\ frac {V_ {o}} {V_ {i}}} = - {\ frac {\ alpha} {1- \ alpha}}}$

Vi kan se at dette uttrykket er det samme som det som ble oppnådd for Buck-Boost-omformeren .

Diskontinuerlig ledning

I spenning Mens du løper

Referanser

RD Middle og SM cuk, En generell helhetlig tilnærming til modellering Switching Converter effekttrinn , Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1976 Record

Se også