Halve brug chopper

Dag allemaal,

Op bijgevoegde afbeelding zie je een combinatie van een buck en boost chopper. Dit om een DC motor aan te sturen in het eerste en vierde kwadrant. Ik heb de redenering voor het eerste kwadrant proberen maken.

Stel we kiezen een duty cycle van 80%. Schakelaar 1 gaat dus 80% van de periode toe zijn en 100V geven op het punt. De rode stroom loopt naar mijn motor. 20% van de tijd gaat de schakelaar open en dan gaat de inductantie zijn energie vrijgeven via de vrijloopdiode waardoor de groene stroom loopt.

Stroom is positief en spanning is positief (80V gemiddeld). We werken dus in kwadrant 1.

Klopt dit?
Ik had ergens gelezen dat tijdens de duty cycle beide schakelaars door hetzelfde signaal worden aangestuurd maar dan lijkt mij niet mogelijk aangezien dan 20% van de tijd schakelaar 2 zal geleiden en de stroom in de andere richting zal lopen.

Als laatste vraag, hoe zullen de stromen lopen tijdens werking van kwadrant 4 want daar kom ik niet uit?

Alvast bedankt voor de hulp.

https://i.imgur.com/JW39VFO.jpg

benleentje

Golden Member

Je blijkbare meerdere uitdrukkingen in kwadranten voor een motor.
JE hebt de stroom versus spanning.

Stroom is positief en spanning is positief (80V gemiddeld). We werken dus in kwadrant 1.

Dat is dus stroom versus spanning. De kwadranten in jouw schema is koppel versus toerental. Ga dan nu een beredeneren?

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Op 3 juni 2018 00:52:34 schreef benleentje:
Je blijkbare meerdere uitdrukkingen in kwadranten voor een motor.
JE hebt de stroom versus spanning.

[...]
Dat is dus stroom versus spanning. De kwadranten in jouw schema is koppel versus toerental. Ga dan nu een beredeneren?

De spanning en de stroom is positief in het eerste kwadrant (positief vermogen). (positief koppel, positieve toeren)

Ah leuk, het welbekende schoolopdrachtje met het 4 kwadrantenbedrijf :)

tip: De motor is inductief.

Ga eens na wat de stromen gaan doen als je in motorbedrijf ineens alleen schakelaar 1 opent.

Ga daarna eens na wat het verschil is als je 1 opent, en 2 sluit.

Voor wat betreft de 4 kwadranten. Teken voor elk kwadrant eens een trein die een heuvel op of af rijdt. Ga eens na wat elk kwadrant betekend en wat er op dat moment aan de hand is.

bedenk dan eens hoe in kwadrant 4 de stromen gaan lopen als alle schakelaars altijd open zouden staan en at dit zou betekenen voor de spanning.

Spanning staat en stroom gaat!

Op 3 juni 2018 01:45:03 schreef meander:
Ah leuk, het welbekende schoolopdrachtje met het 4 kwadrantenbedrijf :)

tip: De motor is inductief.

Ga eens na wat de stromen gaan doen als je in motorbedrijf ineens alleen schakelaar 1 opent.

Ga daarna eens na wat het verschil is als je 1 opent, en 2 sluit.

Voor wat betreft de 4 kwadranten. Teken voor elk kwadrant eens een trein die een heuvel op of af rijdt. Ga eens na wat elk kwadrant betekend en wat er op dat moment aan de hand is.

bedenk dan eens hoe in kwadrant 4 de stromen gaan lopen als alle schakelaars altijd open zouden staan en at dit zou betekenen voor de spanning.

De motor is inderdaad inductief. Maar om even terug te komen op mijn uitgewerkt voorbeeld. Is dat fout?

benleentje

Golden Member

Als laatste vraag, hoe zullen de stromen lopen tijdens werking van kwadrant 4 want daar kom ik niet uit?

Dat moet je dus eerst vaststellen wat doe motor aan het doen is in het 4de kwadrant, is het nog wel een motor in de zin dat het een last aandrijft. Als je dat begrijpt dan lukt de rest ook wel.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Klopt dit?
Ik had ergens gelezen dat tijdens de duty cycle beide schakelaars door hetzelfde signaal worden aangestuurd maar dan lijkt mij niet mogelijk aangezien dan 20% van de tijd schakelaar 2 zal geleiden en de stroom in de andere richting zal lopen.

Als S1 gebruikt wordt om te choppen (PWM-en) en zo het toerental te regelen waarvoor dient S2 dan? want zoals je schrijft kun je beiden niet met hetzelfde signaal bedienen.

De vraag is hier wanneer kun je S2 gebruiken?
Benleentje heeft al een tip gegeven want als S1 stopt met schakelen hoe reageert de motor dan als S2 ook open blijft?

Edit: uw tekening is juist zolang je werkt met S1, maar wat als S1 openblijft en de motor draait nog een tijdje door?

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 09:38:42 schreef MGP:
[...]
Als S1 gebruikt wordt om te choppen (PWM-en) en zo het toerental te regelen waarvoor dient S2 dan? want zoals je schrijft kun je beiden niet met hetzelfde signaal bedienen.

De vraag is hier wanneer kun je S2 gebruiken?
Benleentje heeft al een tip gegeven want als S1 stopt met schakelen hoe reageert de motor dan als S2 ook open blijft?

Edit: uw tekening is juist zolang je werkt met S1, maar wat als S1 openblijft en de motor draait nog een tijdje door?

Kijken wat de DC machine doet (generator of motor), dat lukt me wel. Enkel begrijp ik de werking van de schakelaars niet volledig. Bijvoorbeeld zoals op mijn tekening in kwadrant 1. De DC machine is een motor.

In de les had ik gezien dat PWM signaal van S1 tegengesteld is aan S2. Toch lijkt mij dit niet te kloppen. Stel een periode T met duty cycle 80%. Schakelaar 1 is 80% van de tijd gesloten, stroom loopt volgens de rode pijl. Vervolgens zou 20% van de tijd de schakelaar S2 toe gaan en S1 open. Door de grote inductantie van de DC motor wilt de stroom blijven lopen in dezelfde richting, de inductantie gaat voor een grote inverse spanning zorgen dus diode 4 gaat geleiden.

MAAR S2 is dus ook gesloten gedurende deze 20% van de periode.Dit klopt toch niet? De grond krijgt door de inverse spanning plots een hoge potentiaal? Maar schakelaar 2 is ook toe dus op de middenste knoop komt ook dezelfde spanning te staan?

Ik begrijp de werking van de schakelaar dus nog niet volledig, kan iemand me dit verduidelijken?

Dan begrijp ik het ook niet, tenzij je iets verkeerd hebt overgenomen.

edit: als het moet werken zoals je beschrijft dan is D4 van geen tel en neemt S2 de taak over en staat de groene pijl die naar boven gericht staat op de verkeerde plaats.

[Bericht gewijzigd door MGP op zondag 3 juni 2018 10:30:31 (55%)

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 10:23:55 schreef MGP:
Dan begrijp ik het ook niet, tenzij je iets verkeerd hebt overgenomen.

Ik zou dus verwachten dat je maar met 1 schakelaar tegelijk kan werken. Stel je wilt in kwadrant 1 werken, dan gebruik je schakelaar 1 met PWM. Wil je kwadrant 4 gebruiken, dan moet schakelaar 2 gebruikt worden met PWM. Dan loopt de stroom van de 0 door de motor naar schakelaar 2 terug naar de grond. Gaat schakelaar 2 open, dan begint diode 3 te geleiden en loopt de stroom naar de 100 V. Klopt dit ook volgens jou redenering?

Nee, als S1 stopt dan werkt de motor als generator, de opgewekte spanning wordt door S2 kortgesloten en de motor remt heel sterk af.
Je kunt de snelheid van afremmen beperken door met S2 te pwm-en.

Nu moet je eens de stroom tekenen op het moment dat je remt.

edit: en ja, je kunt maar volgens mij met 1 schakelaar tegelijk werken, maar schoolvragen zijn tricky ...

[Bericht gewijzigd door MGP op zondag 3 juni 2018 10:42:16 (17%)

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 10:38:22 schreef MGP:
Nee, als S1 stopt dan werkt de motor als generator, de opgewekte spanning wordt door S2 kortgesloten en de motor remt heel sterk af.
Je kunt de snelheid van afremmen beperken door met S2 te pwm-en.

Nu moet je eens de stroom tekenen op het moment dat je remt.

Waarom werkt die dan plots als generator?

Op 3 juni 2018 10:16:39 schreef Engineer_EE:
MAAR S2 is dus ook gesloten gedurende deze 20% van de periode.Dit klopt toch niet? De grond krijgt door de inverse spanning plots een hoge potentiaal? Maar schakelaar 2 is ook toe dus op de middenste knoop komt ook dezelfde spanning te staan?

Eerst: zonder S2, met alleen diode. De spanning op de node tussen de twee schakelaars wordt... -0.6V: De diode gaat geleiden.

De spanning over de hele motor is nu -0.6V. Dit veroorzaakt iets aan verliezen in het systeem. Niet veel, maar wel iets.
Sluit je nu S2, dan wordt de spanning tussen de twee schakelaars 0V. Minder verliezen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 3 juni 2018 10:41:32 schreef Engineer_EE:
Waarom werkt die dan plots als generator?

Massa...en de Lorenzkracht..

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 10:44:27 schreef MGP:
[...]
Massa...en de Lorenzkracht..

Oke, dus schakelaar 1 is toe gedurende 80% van periode T, DC machine werkt als motor. Daarna gaat hij open, machine blijft draaien in dezelfde richting door de traagheid van de massa. De machine gaat bij het sluiten van schakelaar 2 dus naar generator werking, de stroom keert dus om? Ik lijkt mij niet mogelijk van wege de inductantie die plotse stroomomkering niet gaat toelaten?

Op 3 juni 2018 10:59:48 schreef Engineer_EE:
De machine gaat bij het sluiten van schakelaar 2 dus naar generator werking, de stroom keert dus om? Ik lijkt mij niet mogelijk van wege de inductantie die plotse stroomomkering niet gaat toelaten?

Bij het openen van S1 krijg je inductiespanning die met D4 wordt kortgesloten.
Dan pas gaat de motor als generator werken met S2 nog open...

edit Vraagje, als S2 openblijft waar gaat de opgewekte stroom dan naartoe?

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 11:26:51 schreef MGP:
[...]
Bij het openen van S1 krijg je inductiespanning die met D4 wordt kortgesloten.
Dan pas gaat de motor als generator werken met S2 nog open...

edit Vraagje, als S2 openblijft waar gaat de opgewekte stroom dan naartoe?

Oké. Ik denk dat ik het begrijp. Stel een duty cycle van 80%. En vierde kwadrant werking. Spanning is positief, stroom negatief. De hakker kan geen stroom bepalen, dit wordt bepaald door de belasting. In het vierde kwadrant is dit een negatief koppel dus negatieve stroom. Met een duty cycle van 80% zal de eerste schakelaar 80% van de tijd gesloten zijn. De stroom loopt dan door diode 2 en door de motor. Er staat 80% van de tijd 100V op de middelste knoop. 20% van de tijd gaat schakelaar 2 toe, de stroom loopt dan tegenwijzerzin door de motor langs schakelaar 2. Er staat dan 20% van de tijd 0V op de knoop. De gemiddelde spanning is 80V (positief) en de stroom is negatief (4e kwadrant werking).

De stroomzin wordt dus niet bepaald door de stand van de schakelaars maar door de belasting (torque). Het is hier dat ik verward was vermoed ik.

Kan iemand bevestigen dat mijn redenering klopt?

Zoiets ja als ik het goed gelezen heb.

Iets schriftelijk uitleggen vraagt ook wat discipline wat de schrijfwijze betreft.
Gebruik voor elke zin een nieuwe lijn, dat is veel duidelijker voor ons en ook veel leesbaarder.
Jij schrijft wat je denkt aan één stuk door en wij moeten lezen wat je denkt en dat is veel moeilijker.. ;)

LDmicro user.

Op 3 juni 2018 12:17:08 schreef MGP:
Zoiets ja als ik het goed gelezen heb.

Iets schriftelijk uitleggen vraagt ook wat discipline wat de schrijfwijze betreft.
Gebruik voor elke zin een nieuwe lijn, dat is veel duidelijker voor ons en ook veel leesbaarder.
Jij schrijft wat je denkt aan één stuk door en wij moeten lezen wat je denkt en dat is veel moeilijker.. ;)

Daar geef ik je gelijk in. Mijn excuses voor het onduidelijk weergeven van mijn redenering en bedankt voor de hulp!

benleentje

Golden Member

En vierde kwadrant werking. Spanning is positief, stroom negatief.

Dan zit je in het 2de kwadrant. In een inductie die stroom voert kan de stroom nooit ineens negatief worden, ook niet als je met een spanningsbron ineens de spanning omdraait. De stroom blijft dezelfde richting opgaan totdat deze nul word, en kan pas daarna van polariteit wisselen. Zo gebeurt dat ook bij een transformator. De spanning is dan al door het nulpunt gegaan en gewisseld maar de stroom volgt pas 90° later door het nulpunt. (ideale transformator) Dit komt omdat een inductie energie opslaat in het magneetveld en dat magneetveld moet eerst afgebouwd worden.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
pamwikkeling

Special Member

Ben je zeker dat je schema juist is ?

Je hebt een "0 volte aansluiting, een "100 volt" aansluiting , ben je de "50 volt" aansluiting niet vergeten ?

Indien je de (onderste) aansluitklem van de motor met de "50 volt" verbindt, kan je in twee kwadranten werken (I en III ?) door eenvoudig de schakelaars S1 en S2 te bedienen.

Diodes 3 en 4 zijn dan blusdiodes om de energie die in het magnetisch veld van de motor opgeslagen is, weg te werken.

Dit is gewoon een variant van de buck-boodt converter met de motor als inductie. Je kan dus het elektrisch vermogen regelen. Indien de motor als generator gaat draaien kun je energie terug aan je 100v net leveren door de spanning van de motor te boosten.

Spanning staat en stroom gaat!