チョッパーの種類:自分に最適なチョッパーを選択するためのガイド

チョッパーの種類について、ほとんどのパワー エレクトロニクス アプリケーションには、完全なオフまたは完全なスイッチング要素があります。そのため、多くの場合、損失が低く、回路の効率が高くなります。ただし、負荷に供給する電流は不連続になる場合があります。その場合、より良い結果を得るには、高いスイッチング周波数または平滑化を提供する必要があります。その場合、チョッパーを使用して回路システムを安定させます。

今日の記事では、整流プロセスなどのいくつかの機能に基づくチョッパーの分類について説明します。

1.チョッパー回路とは?

チョッパー (または AC トランスの DC 相当品) は、半導体電気デバイスです。一定の DC 入力電圧 (V_s )可変DC電源または出力電圧/ V_oに . DC 出力値は、電源電圧より低い場合もあれば、入力電圧より高い場合もあります。

2.チョッパーの仕組み

一般的にチョッパ回路は、下図のように負荷、抵抗、半導体ダイオードで構成されています。

チョッパーの回路図

ソースを負荷に接続するために高速で動作し、負荷をベースから切断します。図を使用すると、動作原理を次のように結論付けることができます。

• スイッチ SW はチョッパーで、高速ではオンまたはオフのスイッチになります。そのため、負荷を Vs (供給源) から切り離したり、接続したりできます。また、回路の周期的な開閉により、最終的に出力電圧が制御されます。
• スイッチをオンにすると、電源電圧が負荷電圧に等しくなります。逆に、オフスイッチの場合、負荷電圧はゼロに等しくなります。

3.チョッパーの種類

チョッパーは、その特徴に基づいて次のように分類されます。

運用原則に基づく

動作原理は、チョッパーを分類できる最良の方法です。次の 2 つのタイプがあります。

AC リンク チョッパー

ここでは、インバーターが DC 電圧を AC 電圧に変換する電圧反転があります。次に、昇圧または降圧トランスに AC を渡します。最後に、整流器がトランスの出力を DC に変換します。

DC チョッパー

DC チョッパーは、DC 電圧のステップ ダウンおよびステップ トランスとして機能します。そのため、常に安定した DC 電圧を、タイプに応じて低い値または高い値に変更できます。

交換プロセスに基づく

自然整流チョッパー

自然整流チョッパーは、電源電圧が AC 電源から供給されるという点で、AC 回路で動作します。そのため、SCR またはサイリスタに交差する負の電圧があると、オフになります。

強制整流チョッパー

強制整流チョッパーは、DC 回路で動作します。 SCR 電流を現在の値より低くするか、SCR コンポーネントを逆バイアスすることで転流を実現できます。例としては、モーガン チョッパーとジョーンズ チョッパーがあります。

切り替え時間チョッパーで発生する電力損失に基づく

ハード スイッチング チョッパー

ハードスイッチ チョッパー回路は、その機能を使用して動作します。

ソフト スイッチング チョッパー

ソフト スイッチング チョッパーは、LC 共振回路を使用して、ゼロ電圧またはゼロ電流でデバイスをオフまたはオンにします。

出力電圧値に基づく

ここでのチョッパー回路の分類は、出力電圧に基づいています。

ステップアップまたはブースト チョッパー

チョッパーの電源電圧は、平均 DC 出力電圧 (V_o) よりも低くなります。 ˃V_s ) 最初のもの。また、負荷から電源への電力の流れがあります。ここで、負荷電流には起電力源があり、誘導性です。

ステップダウンチョッパー

電源電圧が平均 DC 出力電圧 (V_s ˃V_o ）。それどころか、電力の流れは電源から負荷へです。

象限操作に基づく分類

チョッパー回路は、半導体静的デバイスであるため、それらを流れる電流の方向を制限します。ただし、チョッパーが 4 つの象限でどのように動作するかを変更して、5 種類のチョッパーを作成できます。

4 つのチョッパー象限

クラス A チョッパー/タイプ A チョッパー

クラス A チョッパーは、第 1 象限でのみ機能します。したがって、負荷電圧 (V_O ) と負荷電流 (i_O ) は常に正になります。さらに、電源から負荷への電力転送が行われます。たとえば、降圧チョッパーです。

クラス B チョッパー/タイプ B チョッパー

それは第 2 象限で動作します。したがって、負荷電流は負ですが、チョッパーの出力電圧は正です。ここで、負の負荷電流 (i_o ) 負荷から電源への電力伝達。昇圧チョッパ回路は一例です。

クラス C チョッパー/2 象限クラス A チョッパー/タイプ C チョッパー

クラス B チョッパーとクラス A チョッパーを並列に接続すると、第 2 象限または第 1 象限で動作するクラス C チョッパーが得られます。したがって、第 1 象限ではステップダウン チョッパーとして機能し、第 2 象限ではステップアップ チョッパーとして機能します。

クラス D チョッパー/2 象限クラス B チョッパー/タイプ D チョッパー

第 4 象限と第 1 象限の両方で動作し、負荷から電源へ、または電源から負荷へ電力を転送できます。次に、クラス D チョッパーを使用して平均 DC 出力電圧を反転できますが、負荷電流の方向は反転できません。

クラス E チョッパー/タイプ E チョッパー

最後に、ユニバーサル チョッパーであるため、すべての象限で動作するクラス E チョッパーがあります。さらに、クラス E チョッパー回路を作成するには、4 つのダイオードと 4 つのチョッパー/4 つの半導体スイッチが必要です。チョッパーが機能するには、誘導負荷が必要です。さらに、第 4 象限と第 3 象限では負荷起電力の逆極性が必要です。

チョッパーの応用

チョッパー回路は、以下を含むさまざまなアプリケーションで使用できます。

• バッテリーの充電
• DC 昇圧、
• スイッチド キャパシタ フィルタ
• 照明とランプの制御
• アクチュエータのブラシレス トルク/ステッピング モーターの駆動において、

ステッピングモーター

• 可変周波数ドライブ、
• 信号処理システム、
• 飛行機と宇宙船
• DC モーターのスピード コントローラー、
• 鉄道牽引システム
• 太陽エネルギー変換、
• バッテリー駆動の電気自動車
• DC-DC コンバータなどのスイッチモード電源システム
• 最後に、クラス D 電子アンプです。

結論

要約すると、いくつかのテクノロジー産業が高速輸送システムにチョッパーを採用しています。また、チョッパー回路は、高効率、高速応答、回生能力、スムーズな制御を備えています。それ以外の場合は、一部のパワー半導体デバイスをチョッパーで使用できます。たとえば、IGBT フル フォームや強制整流サイリスターなどです。

今日はここまでです。皆さんがチョッパーについて多くのことを学べたことを願っています。ご不明な点やお問い合わせがございましたら、ご連絡ください。一緒に解決いたします。