Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В момент Эо поступает управляющий импульс на Юз. Так как к тиристору Юз в этот момент приложено прямое напряжение, то он включится. В результате этого конденсатор С, оказывается замкнутым через включенные тиристоры Ют и ~'Яз и в цепи Юз — $'Я, — С, возникает разрядный ток 1„, направленный навстречу току !'„, протекающему в это время через тиристор р'о, (индекс «штрих» означает, что рассматривается ток нагрузки, значение которого приведено к первичной полуобмотке трансформатора). Когда суммарный ток (,,б,=('„— 1.
станет равным нулю, тнристор Ю, выключится. При этом напряжение на конденсаторе С, не успеет существенно измениться, поскольку указанный процесс будет протекать практически мгновенно (на рис. 3.16,6 этот интервал времени принят равным нулю, т. е. соотве'гствует точке Эо). После включения тнристора )гоз конденсатор С, начинает перезаряжаться. В процессе перезаряда напряжение на конденсаторе уменьшается. При этом индуктивность 1„ ограничивает скорость перезаряда конденсатора. Пока напряжение на конденсаторе сохраняет полярность, соответствующую указанной на рис. 3.16,6 без скобок, к выключенному тиристору ГЯ, будет приложено обратное напряжение и он может восстанавливать свою запирающую способность.
Момент, когда напряжение- на кондрнсаторе становится равным нулю, обозначен 9,. Время выключения тиристора будет равно 9, — Эо е 2п ' где ат= —. Т Начиная с момента 9, напряжение на конденсаторе изменяет полярность и к моменту Эз становится равным 2Ул (с 137 полярностью, указанной на рис.
3,16,а в скобках), т. е, оно становится равным напряжению на двух полуобмотках трансформатора (к полуобмотке Π— Ь приложено напряжение источника питания Уе, такое же напряжение трансформируется на полуобмотку а-О). В момент Эз напряжение на обратном диоде Иуз становится равным нулю (к диоду Иуз приложена разность напряжений полуобмотки Π— Ь и источника питания, которая и становится равной нулю). Если диод идеальный, то он включается и ток нагрузки под воздействием противо-ЭДС со стороны индуктивности нагрузки начинает протекать через него в источник. В реальной схеме из-за наличия прямого падения напряжения в диоде противо-ЭДС, наводимая индуктивной составляющей нагрузки в полуобмотке Π— Ь, должна несколько превышать напряжение У„гсоответственно напряжение на конденсаторе будет незначительно превышать 2У„), В момент включения обратного диода Иуз перезаряд конденсатора С, заканчивается и ток нагрузки 1",, который протекал через него, начинает протекать через обратный диод Иуз.
При этом ток в полуобмотке О-а становится равным нулю, а в диоде Иуз скачком увеличивается от нуля до 1'„. Следовательно, начиная с момента Эз, т. е. с момента оканчания коммутации, ток нагрузки протекает через обратный диод Иуз и полуобмотку Π— Ь в источник, постепенно спадая до нуля так же, как и в схемах, выполненных на полностью управляемых элементах (см. рис. 3.14 и 3.15). В результате протекания тока 1'„через обратный диод на интервале Э,— Э, происходит возврат энергии, накопленный в индуктивности нагрузки, в источник питания, В момент Эз диод Иуз выключается, а тиристор Р'5з включается (для этого на его управляющем электроде должен присутствовать управляющий импульс), и через него снова начинает протекать изменивший свое направление ток нагрузки.
Одним из недостатков схемы является эффект постепенного накопления энергии в индуктивности 1,„ при коммутациях. Этот эффект является следствием получения индуктивностью 1 дополнительной энергии при перезарядке конденсатора С„. Дополнительная энергия, получаемая индуктивностью 1., при коммутации, приводит к появлению тока (на рис. 3.16,6 этот ток не показан), который начинает циркулировать в контуре 1.,- Иуз — 1'5з — 1,„ и затухание которого будет слабым, если активные потери в контуре малы.
В результате при последующих коммутациях будут происходить постепенное увеличение указанного тока и уменьшение времени выключения тиристоров. Для устранения эффекта накопления энергии обратные диоды подключают к отводам первичной обмотки трансфор- 138 Рис. 3,17. Схема нняертора напряжения с отделенными от цепи нагрузки коммутируюпгими х.,С„-контурамн матора (показано штриховой линией на рис. 3.16,а). В схеме с отводами части вторичных полуобмоток, включенных между катодами диодов и анодами тиристоров 1обычно 1Π— 20% общего числа витков полуобмотки), создают противо-ЭДС, обеспечивающие возврат накопленной в индуктивности 1,, энергии в источник питания.
При расчете параметров коммутирующего контура значения 1.„и С„согласно 1131 принимают равными (3.41) 1к Уг 0,425 1'„ где 1'„„— максимальное значение коммутируемого тока нагрузки, приведенное к первичной полуобмотке трансформатора. На рис. 3.17 представлена схема однофазного инвертора с коммутирующими 1.„С„-контурами, отделенными от цепи нагрузки." Принудительйое выключение основных тиристоров Р'51 — Р'5е происходит при включении вспомогательных тиристоров Р5'г — Зг5~. Форма выходного напряжения и процессы в схеме на интервалах между коммутациями такие же, как и в инверторе на транзисторах (см. рис.
3.14 и 3.15). Поэтому рассмотрим только процессы на интервалах коммутации. Так как схема является мостовой однофазной, то процессы, протекающие в обоих плечах схемы, подобны и коммутационные процессы можно ра сомо'греть на примере работы только одного плеча (например,' основные тиристоры К5, и К5з, а вспомогательные — 1'5'„р'5з), приняв допущения, сформулированные выше. Кроме того, будем считать, что ток в нагрузке за время коммутации не успевает измениться.
Предположим, что ток нагрузки проводит тиристор 1'51„ а конденсатор С, заряжен с полярностью, указанной на рис. 3.17 без скобок. В момент 1=1о на вспомогательный тиристор 1г5', подается управляющий импульс, он включается, н начинается коле бательный переза ряд емкости С„по 139 контуру Р'Я', — ф— ń— Ю,. Ток в контуре при указанных допущениях будет 1„= 1„„з)п пз„1, (3.42) где 1. =Уса.УтС„/Е„; пз„=1!,,/Е„С„; Усе †начальн напряжение на конденсаторе. Диаграммы токов и напря- 1»зз жений в схеме на интервале коммутации представлены на с»ка рис. 3.18. Коммутационные интервалы здесь, так же как 1»вз и в схеме рис.
3,16,6, специально, растянуты по сравнению с интервалами между коммутациями. Параметры контура выбираются такими, чтобы амплитуда тока контура превосходила ток нагрузки примерно в 1,5 раза, что соответствует минимуму энергии, необходимой для коммутации. Когда ток контура 1„достигнет значения тоха нагрузки !„(на рис. 3.18 зто соответствует моменту 1), ток в тиристоре Р'Я, спадет до нуля и он выключится. Ток контура начнет протекать через обратный диод ~~Р,. А в это время к тиристору ГЯ, будет приложено обратное напряжение, равное прямому падению напряжения на диоде И1,.
Время протекания тока через диод И3, должно быть не меньше времени выхзпочения тиристора 1 . К моменту 1з ток диода Иу, уменьшится до нуля и диод выключится, после чего ток нагрузки начнет протекать через тиристор 1'Я', и контур Е,„С„, перезаряжая конденсатор С„. Начиная с этого момента напряжение на диоде И1з изменяет свой знак и становится прямым, так как к нему прикладывается сумма напряжений конденсатора С„ и источника питания ~У„.
В результате диод Итз включится и через него начнет протекать разность токов Е„С„-контура и нагрузки. Напряжение на нагрузке к этому времени изменит свою полярность и станет равным — Уе. Одновременно начнется уменьшение тока контура 1„ по колебательному закону, сопровождающееся дозарядом » хонден- » Периодический дозарид конденсатора С.
в определенных режимах может приводить к зпачительиому возрастанию иа ием иапркжеиик, которое обычно ограиичивается наличием активных потерь. 140 сатора С„. В момент 14 ток в тиристоре Р'о 'з становится равным нулю, он выключается, а ток нагрузки продолжает протекать через диод Итз. Протекание тока нагрузки через диод $'Рз соответствует возврату энергии, накопленной в индуктивности нагрузки, в источник питания.
После спадания тока нагРУзки до нУлЯ (1=1з) диод Иуз выключаетсЯ, а тиристор р'яз (на котором в этот момент должен присутствовать управляющий импульс) включается. В результате изменивший свое направление ток нагрузки начинает протекать через тиристор г'Яз. Конденсатор С„к этому времени будет заряжен с полярностью, необходимой для последующей коммутации тиристора. Рассмотренная схема с отделенными от цепи нагрузки коммутирующими контурами обладает рядом преимуществ по сравнению со схемой, изображенной на рис. 3.16. Это объясняется тем, что вспомогательные тиристоры Гя',— РЗ~ позволяют выключать основные тиристоры по сигналам системы управления в требуемый момент времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
