Existen principalmente dos técnicas o métodos para controlar el voltaje de salida de un chopper: Método de control de la relación de tiempo y Control de lÃmite de corriente. El voltaje de salida del helicóptero depende del ciclo de trabajo. Al cambiar el ciclo de trabajo, se puede variar el voltaje de salida. Ambos métodos emplean alguna técnica para variar el ciclo de trabajo. En este artÃculo, nos centraremos en el método de control de relación de tiempo para el control de voltaje del chopper y discutiremos los esquemas de modulación de ancho de pulso y modulación de frecuencia.
Índice de contenidos
Método de control de la relación de tiempo:
El control de relación de tiempo es el método para controlar el voltaje de salida del chopper cambiando el perÃodo de ENCENDIDO (TON) del chopper mientras se mantiene constante la frecuencia de corte o se mantiene constante TON o TOFF y se varÃa la frecuencia de corte. El cambio en la frecuencia de corte significa esencialmente que se cambia el perÃodo de tiempo total T. De esta forma, se varÃa el ciclo de trabajo (α) para obtener el voltaje de salida controlado.
Como sabemos, el voltaje de salida del helicóptero se da como
Vo = αVs ……….(1)
Por lo tanto, cambiar α mientras se mantiene constante T dará como resultado un cambio en Vo.
Time Ratio Control se realiza en dos estrategias diferentes llamadas Sistema de frecuencia constante y Sistema de frecuencia variable.
Sistema de frecuencia constante o técnica de modulación de ancho de pulso:
En esta técnica, el perÃodo de tiempo del interruptor se mantiene constante y el cambio en el ciclo de trabajo se logra cambiando el perÃodo TON. Dado que el perÃodo de tiempo es constante, la frecuencia de corte será constante, por lo que este esquema se denomina sistema de frecuencia constante.
Cabe señalar que, al cambiar el ON, el ancho del pulso de voltaje de salida se ajusta para tener el voltaje de salida deseado. Esta es la razón; este método de control de voltaje del chopper también se conoce como esquema de modulación de ancho de pulso.
La siguiente figura ilustra el principio del esquema de modulación de ancho de pulso/sistema de frecuencia constante.
Puede verse en la figura anterior que el perÃodo de encendido es alrededor de (1/4) veces el perÃodo de tiempo total. Por lo tanto, el ciclo de trabajo α = (TON / T) = (1/4). Por lo tanto, el voltaje de salida se obtiene de (1) como se muestra a continuación.
Vo = (Vs/4)
= 25% de Vs
Por lo tanto, el voltaje de salida es el 25% del voltaje de CC de entrada. Aumentemos ahora el tiempo TON de modo que sea el 75% del perÃodo de tiempo total T. Esto se muestra a continuación.
En la figura anterior, TON = (3T/4). El ciclo de trabajo de esta forma de onda es, por lo tanto, (3/4). Esto simplemente significa que el voltaje de salida Vo será el 75% del voltaje de la fuente de entrada Vs.
Por lo tanto, hemos visto que cambiar TON conduce a un cambio en el ciclo de trabajo “α” y, por lo tanto, en el voltaje de salida Vo. Idealmente, α puede variar de CERO para UNIDAD. Por lo tanto, el voltaje de salida Vo se puede controlar desde CERO hasta el voltaje de fuente Vs.
Sistema de frecuencia variable o esquema de modulación de frecuencia:
En este esquema, la frecuencia de corte se varÃa (por lo tanto, el perÃodo de tiempo de corte T) ya sea manteniendo el tiempo de ENCENDIDO TON o el tiempo de APAGADO TOFF. Por lo tanto, el ciclo de trabajo del picador varÃa. Este método de control del ciclo de trabajo α también se denomina esquema de modulación de frecuencia.
La siguiente figura ilustra el principio de la modulación de frecuencia. En esta figura, TON se mantiene constante pero T varÃa.
En la primera figura, TON = T/4 por lo que el ciclo de trabajo α = 0,25. Por lo tanto, el voltaje de salida Vo será de 0,25 Vs desde (1). En el diagrama inferior, TON = 3T/4 por lo que el ciclo de trabajo α = 0,75. Por lo tanto, el voltaje de salida será de 0,75 V desde (1).
De la misma manera, el perÃodo TOFF puede variarse para obtener un ciclo de trabajo α controlado y, por lo tanto, un voltaje de salida controlado. El esquema de modulación de frecuencia tiene algunas desventajas en comparación con el esquema de modulación de ancho de pulso del control de voltaje del interruptor. Se describe a continuación.
Desventaja del esquema de modulación de frecuencia:
Las siguientes son las desventajas del esquema de modulación de frecuencia:
- La frecuencia de corte debe variarse en un amplio rango para controlar el voltaje de salida en la modulación de frecuencia. El diseño de filtros para una variación de frecuencia tan amplia es bastante difÃcil.
- Se requiere una amplia variación de frecuencia para el control del ciclo de trabajo del picador. Por lo tanto, siempre existe la posibilidad de interferencia con la señalización y las lÃneas telefónicas en el esquema de modulación de frecuencia.
- El largo tiempo de inactividad en este esquema puede hacer que la corriente de carga sea discontinua, lo que no es deseable.
¿Es mejor el esquema de modulación de ancho de pulso o modulación de frecuencia?
El esquema de modulación de ancho de pulso (PWM) es mejor que el esquema de frecuencia variable. Sin embargo, la técnica PWM tiene una limitación. En PWM, el perÃodo de ENCENDIDO no se puede reducir cerca de cero. Por lo tanto, en esta técnica no se puede lograr un rango bajo de ciclo de trabajo. Sin embargo, esto se puede lograr aumentando el perÃodo de corte o disminuyendo la frecuencia de corte del picador.
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