Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 36
Текст из файла (страница 36)
При определении качества стабилизации в динамическом режиме вводят дополнительные параметры оценки качества (время переходного процесса, его характер и др,). Влияние на выходное напряжение нагрузки учитывается внутренним (выходным) сопротивлением преобразователя У,„: ( ~' выв)/ Ы,, (4.2) где (Ль!. „)! — отклонение выходного напряжения, вызванное изменением нагрузки; Л!,„„— изменение тока нагрузки. Для переменного тока У,„является комплексной величиной и определяется в статических режимах работы преобразователя.
Для оценки влияния нагрузки на выходное напряжение в динамических режимах также вводят дополнительные параметры оценки, учитывающие характер переходного процесса. В преобразователях с выходом на постоянном токе Л,„может быть выражено как активным, так и комплексным сопротивлением в переходных режимах в зависимости от целей и метода его определения. Внутреннее сопротивление У,„, определенное в виде активного сопротивления в переходном режиме, называют иногда динамическим или дифференциальным.
Значение сопротивления Х,„также зависит от входного напряжения и нагрузки преобразователя, и ее определяют для конкретного режима работы, обычно номинального. Отклонение выходного напряжения, вызванное изменением температуры элементов преобразователя, характеризуют коэффициентом стабилизации напряжения по температуре ()г„е)„ измеряе)ной при неизменных значениях входного напряжения и тока нагрузки: (ьи.„„), (4.3) где (Лс!,„„), — отклонение выходного напряжения, вызванное изменением температуры; Лт — изменение температуры окружающей среды (в установившемся тепловом режиме это соответствует изменению температуры элементов преобразователя).
Обычно к регуляторам-стабилизаторам предъявляются требования стабильности, чтобы при всех возмущающих факторах отклонения выходного напряжения от установленного уровня не превышали значений, определенных для каждого конкретного случая. Особенно жесткие требования по стабильности напряжения предъявляются к регуляторам-стабилизаторам напряжения, используемым в цепях постоянного тока, питающих радиоэлектронную аппаратуру. !8! В настоящей главе помимо регуляторов-стабилизаторов рассматриваются также различные типы статических контакторов.
Последние по своему схемному исполнению и элементной базе сходны с о~дельными узлами некоторых типов полупроводниковых регуляторов-стабилизаторов и других устройств преобразовательной техники. Поэтому их изучение также входит в курс преобразовательной техники. 4.1. РЕГУЛЯТОРЫ-СТАБИЛИЗАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Большинство статических регуляторов-стабилизаторов по составу элементной базы силовой части схемы и принципу действия можно разделить на две группы: магнитные и магнитно-полупроводниковые. В 8 4.1 рассматриваются наиболее распространенные в настоящее время типы регуляторов-стабилизаторов — магнитно-полупроводниковые.
Устройства, используемые обычно для регулирования напряжения в узком диапазоне, именуются при дальнейшем изложении просто стабилизаторами. Там же, где рассматриваются устройства для глубокого регулирования напряжения, это будет оговорено отдельно. На рис. 4.1,а представлена схема стабилизатора, состоящего из двух последовательно включенных автотрансформаторов АТ, и АТи, имеющих разные коэффициенты трансформации.
На магнитопроводах каждого автотрансформатора имеются обмотки управления !от! и и~ „, в которые включены диоды УР,— УР4 и транзисторы к/Т, и УТ,. Если какой-либо из транзисторов открыт, то он закорачивает обе половины соответствующей обмотки управления. Например, когда открыт транзистор УТ,, то закорачивается обмотка и„, (в одну полуволну входного напряжения через диод УР! н транзистор УТ,, а в другую — через диод УР, и транзистор УТ, ). Автотрансформатор с закороченной обмоткой управления име- идвтд Рис. 4.1. Стабилизатор напряжения с транзисторами, шунтирующими обмотки управления: а — схема; б-.анаграмма выходного напряжения 182 ет меньшее сопРотивление, чем автотрансформатор с о у той обмоткой управления. Это вызывает перераспределение входного напРяжения Рм между автотрансформаторами.
В зультате происходит изменение коэффициента трансформации /" связывающего входи и выходное напряжения Рабили зат.ора (/с,=(~, „/(/..). При этом коэффициент трансформа принимает следующие значения на интервале, когда закорочена обмотка гр, и'у!, "'ы + !гн! т !Дпх на интеРвале, когда закоРочена обмотка иуп, и!2 т гг! ! + !!!2 Н ния а рис. 4.1,б представлена диаграмма выходного напр стабилизатора, поясняющая его работу.
На этой диаграмме на интервале 0 — 9, закорочена обмотка управления и у! и Вы /с'. Н д ое напряжение соответствует коэффициенту трансформа р ации а интервале 9, — и транзистор УТ, выключается, а УТ, включается, закорачивая обмотку и„п. В результате выходное напряжение принимает значение, соответствующее коэфф ффициу ",. Далее переключения транзисторов периодически повторяются на каждом полупериоде выходного напряжения. Очевидно, что при изменении длительности интервала 0 — 9, (угла управления а) выходное напряжение изменяется в диапазоне, определяемом коэффициентами /с,' и /с,". Следовательно, в стабиля1заторе данного типа возможно плавное регулирование выходного напряжения.
В п ав качестве ключевых элементов, закорачивающих обмо о мотки у р ления автотрансформаторов, могут также использоваться тиристоры. Однако поскольку они являются не полностью управляемыми элементами, необходимо предусматрив у р йства принудительной коммутации тиристоров. ать в ста Скачкообразное изменение коэффициентов трансформа билизаторе приводит к искажению формы кривой его ции выходного напряжения. Улучшение формы кривой мо ущ ствляться за счет фильтров, Габариты фильтра могут быть существенно уменьшены, если применить высокочастотную коммутацию транзисторов, шунтирующих обмотки управления и„, н и„а. Иначе говоря, если в пределах каждого полупериода изменять коэффициент трансформации многократно (20 — 30 аз), то в выходном напряжении будут преобладать высокочастотные гармонические составляющие, которые легче фильтруются.
Полупроводниковые приборы могут быть использованы для непосредственной коммутации токов нагрузки при переходе 183 Рис. 4/2 Стабилизатор напряжения с тиристорами, переключающими отпайки автотрансформатора: и — схема, б — лиагрвмма выходного напряжения прн активной нагрузке с одной отпайки трансформатора на другую.
На рис. 4.2,а представлена упрощенная схема стабилизатора, отпайки автотрансформатора которого переключаются тиристорами У5,, У5з и У5з, У5 . Стабилизация выходного напряжения в данной схеме осуществляется изменением моментов переключения отпаек автотрансформатора.
В положительный полупериод входного напряжения в проводящем состоянии могут находиться тиристоры У5, или У5з, а в отрицательный — У5з или У54. Коммутация тиристоров в такой схеме происходит под воздействием напряжения автотрансформатора. Для обеспечения естественной коммутации тиристоров необходимо, чтобы переключение производилось на отводы с более высоким потенциалом. Например, в положительную полуволну выходного напряжения сначала включается тиристор У5з, а затем У5,.
В этом случае при включении тиристора У5, образуется короткозамкнутый контур, в котором развивается ток, направленный встречно току нагрузки, протекающему через тиристор У5з. В результате тиристор У5, выключается и ток начинает проводить тиристор У5з. Регулирование действующего значения выходного напряжения может в данной схеме производиться плавно за счет изменения моментов переключения тиристоров. На рис. 4.2, б представлена диаграмма выходного напряжения стабилизатора при чисто активной нагрузке. При активно-индуктивной нагрузке возникает необходимость в усложнении системы управления тиристорами. Это объясняется тем, что ток нагрузки будет отставать от напряжения на обмотке автотрансформатора, а выключение тиристоров происходит в моменты прохождения тока нагрузки через нуль.
Встречно-параллельно включенные тиристоры могут непосредственно использоваться в качестве регуляторов-стабилизаторов напряжения (рис. 4.3, а). Когда входное напряжение с/,„положительно, подается управляющий импульс на тиристор У5, . Момент подачи управляющего импульса определяется 184 а Рнс. 3 Стабилизатор напряжения на встречно-параллельно включенных 43 тиристорах: и- схема, 6--диаграмма выходного напряжения прн активной нагрузке углом управления ех (рис.
4.3,6). В отрицательный полупериод ток нагрузки проводит тиристор У5, который также включается в момент, определяемый углом п. Выключение тиристоров У5, и У5з происходит при снижении протекающего через них тока нагрузки до нуля. Если нагрузка чисто активная, то форма кривой тока нагрузки совпадает с кривой входного напряжения. При активно-индуктивной нагрузке в связи с отставанием тока от напряжения тиристоры У5, и У5, будут выключаться позже. В качестве примера, поясняющего работу такого стабилизатора на нагрузку индуктивного характера, можно привести схему компенсатора реактивной мощности (см.
рис. 3.25), принцип действия которой подробно рассмотрен в 8 3.4. Регуляторы-стабилизаторы, выполненные на основе схем со встречно-параллельно включенными тиристорами, являются сравнительно простыми и экономичными, имеют малые габариты„ небольшую массу и позволяют регулировать выходное напряжение в широких пределах. Наиболее существенным недостатком является значительное искажение формы кривой выходного напряжения. Кроме того, при необходимости регулирования выходного напряжения до значений, превышающих входное напряжение, в схеме обязательно должен присутствовать трансформатор или автотрансформатор. Используя реактивные элементы (конденсаторьу и реакторы) в сочетании с тиристорами, можно получить бестрансформаторную схему стабилизатора, имеющего выходное напряжение большее, чем входное (рис.
4.4, и). Принцип действия схемы тюясняется векторной диаграммой (рис. 4.4,б). Входное напряжение с/м равно геометрической сумме выходного напряжения ~/, й напряжения на реакторе М/ы Если изменять входной ток /м, то будут изменяться напряжение И~, и напряжение ~/, „. При этом выходное напряжение х/ „можно регулировать так, что его значение станет либо меньше, либо больше С~ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
