Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 39
Текст из файла (страница 39)
о можности системы управления р у р, ег лято а, Учитывая воз м м в смени азомкнутого созадаются минимальным значением времени р и частотой его переключения ~, которые стояния ключа 1 „;„ ное значеона может о спе бе ечить. Затем определяют минималь 4.б по о м ле ние входного напряжения согласно ( . ) по ф р, у х1,.
м= —— (4. 16) Х 1 и Зная относительные значения отклонений д р " вхо ного напояжения от номинального, определяют номинальное входное на- пряжение (4.17) б',м „= сУ,„м 1' (1 — би). С '(4.17) выбирают напряжение регулятора источника огласно ', . постоянног ного тока, например выпрямителя с тр ф р, нап яжением.
Максимальное питающимся от сети с известным напряжен значение входного напряжения определяется по формуле , а (1 + би)' По (7 определяют максимальное значение времени вх вмх и соответственно диапазон разомкнутого состояния ключа 1вмах изменения скважности работы клю р у р ча ег лято а напряжения: (4.19) 1 гттхв 1 — уха и 1 гумах 1 — )1, Параметры фильтра можно определ ить по, используя ение (4.15). Следует Отметить, что в схеме может ыть асчет па аметров которого ~рименен и мнОГОЗВенныи фиды)э, 1э 1э можно производить по формулам, приведенным в определив предварительно (с„ по ( .
) при 19б к ~/ кл 1б,1о) Рис 4.1!. Импульсный регулятор с параллельным ключевым элементом: и.-схема; б †диаграм кхмеаеииа магаятаого потока и входного тока Среднее значение тока через регулирующий элемент равно среднему значению тока нагрузки 1„, а максимальное с учетом пульсации равно ~„.„„= 1„+~1, (4.20) Рассмотрим теперь вариант схемы с параллельным ключевым элементом (рис.
4.11, а). Схемы подобного типа могут различаться соотношением чисел витков, определяемых отводом от обмотки реактора фильтра, с которой соединен ключевой элемент (транзистор УТ). Соотношение чисел витков в принципе не изменяет характер процессов, протекающих в схеме, но влияет на параметры, характеризующие ее работу. Предположим, что в момент времени 1=0 транзистор УТ включается. Часть обмотки реактора с числом витков и, оказывается подключенной к источнэ(ку питания с напряжением сх'„„, и в ней начинает НаРаетатЬаВХОДНОй тОК РЕГУЛЯтОРа 1м. ДЛЯ ИНтЕРВаЛа ОтКРЫтОГО состояния транзистора 1'Т можно написать следующее уравнение: Ум=2.,— "*, й' где 2.т — индуктивность части обмотки реактора с числом ВИТКОВ И'т. Согласно (4.2!) ток 1,х изменяется линейно и за время замкнутого состояния ключа нарастает до г,х „(П) = Е,х „(О)+ — '" 0 (4.22) где г',„, (О) — максимальный ток в обмотке и, в момент замыкания ключа (в моменты замыкания и размыкания ключа входной ток изменяется скачком, о чем подробнее говорится далее).
Иа интервале замкнутого состояния ключа происходит накопление энергии в индуктивности Е„ а напряжение на 197 выходе регулятора равно напряжению на конденсаторе С, который разряжается на нагрузку Я„.. В момент времени 1=1, происходит размыкание ключа. В результате к обмотке и„ индуктивность которой равна Е„будет приложено напряжение, равное разности входного и выходного напряжений. Следовательно, для интервала разомкнутого состояния ключа можно записать !21.„ 1 (4.23) В рассматриваемой схеме и,>и„поэтому выходное напряжение больше входного.
Следовательно, ток будет уменьшаться, и в конце интервала разомкнутого состояния ключа при 1=1, он будет иметь минимальное значение (У,„— У „) 1в» т!и (12) !в» ияи (11) 1а» ! (4.24) (4.26) И!! При разомкнутом состоянии ключа весь ток 1',„будет поступать в нагрузку Я„ и конденсатор С, а следовательно, и энергия, накопленная в индуктивиости 2.2, будут передаваться в нагрузку, частично запасаясь в конденсаторе для поддержания напряжения иа нем в период замкнутого состояния ключа. Следует напомнить, что в данном случае рассматриваются установившиеся процессы работы ключа, характер которых идентичен в течение каждого периода.
Поэтому ток 1„„(0) в начале замкнутого состояния ключа с учетом (4.26) м™ожно выразить соотношением ! „(12) И!1 1в» та» (о) = 1»» и!а» (12) И!2 (4.27) 29В гДе 1„„ы (1,) — минимальный ток 1',„в момент РазмыканиЯ ключа. Скачкообразное изменение входного тока в моменты коммутации ключа объясняется следующими явлениями. Поскольку магнитный поток Ф в магнитопроводе реактора скачком изменяться не может, то в момент размывания ключа должно сохраняться равенство магнитодвижущих сил его обмоток, т.
е. при Ф=сопвг 1в» та» (11) И!2 1в» т1» (11) И ! (4.25) Из (4.25) следует, что при включении транзистора УТ (размыкание ключа) ток в обмотке и 2 реактора скачком изменится и станет равным 0„. д.„ Ча,— 1 где (/ — миним в» т!и альное входное напряжение, определяющее минимальную скважность Пи п !7»!!» . ри проектировании регулятора, рассчитав по 4.27 п»!стим ск , ую с важность д„1„при заданном значении (/ - и о '. дочении (/'- оп е е 11)- „, ред ляемом типом выбранного ключевого элемента, находят параметр !и=и,/и2 = '"и„„""'(~- -') (4.3О) Затем по заданному максимальному входному напряжению определяют максимальное значение скважности используя формулу !!та» (4.29) 11»» Г!в» (!и 1) Ч и,„„— ц,„ Расчет параметров реактора в данной схеме можно производить по методике, приведенной в (18].
При этом обычно индуктивность Е рассчитывается из условия обеспечения непрерывности тока 1 р р о а 1„ во всех режимах работы регуляторов. Ймпульсные регуляторы на большие мощности разрабан на основе тиристоров, которые выполняют тываются обычно н функции ключевых элементов схемы. При использовании !99 (4.31) Диаграммы изменения входного ток ( тока транзистора 1'Т представлены на рис. 4.11, б. И з изложенного следует, что реактор в данной схеме выполняет две основные функции: ограничивает максимальное значение тока, потребляемого от регулятора источника, являясь таким об а м ьиль ом и нак ф тр, и накапливает энергию при замкнутом состоянии ключа для последующей передачи ее в нагрузку.
Последнее позволяет получать на выходе регулято а более нап»»яжение чем вх ятома олее высокое р , ходное. Связь входного и выходного напряжений (средиих значений), если полагать, что выходное напряжение достаточно сглажено, выражается след щ . щим соотношением: Ю, 1»'~ И!! и~2 1в и!2(Ч 1)„) Очевидно, что, из меняя скважность !/ по определенному закону, можно регулировать выходное 'напряжение. Па амет и!/ и позволяет и 1 2 ри проектировании регулятора согласовывать ни .
днако при этом значения входного и выходного напряжений. О следует учитывать, что с уменьшением скважн максимальное зна н ажности растет е значение напряжения на ключевом элементе которое равно в качестве ключевых элементов тиристоров в схемах регуляторов предусматривают устройства .принудительной коммутации. Если регулятор выполнен на запираемых тиристорах, то необходимость в коммутирующих устройствах отпадает и работа схемы происходи~ так же, как и в импульсных транзисторных регуляторах. Основным достоинством импульсных регуляторов являешься о ий КПД, обусловленный малыми потерями энергии высокии в регулирующем ключевом элементе. Следствием высокого значения и КПД импульсных регуляторов являются их хорошие высокого массогабаритные показатели.
В то же время наличие в уровня пульсаций при регулировании вызывает необходимость в увеличении коэффициента сглаживания филь~ров ре у р . Однако последнее может быть реализовано при сравнительно б лысой установленной мощности элементов фильтра, если повысить рабочую частоту регулятора до рациональных значений для каждого конкретного случая. 4.2.4. РАЗВИТИЕ СТРУКТУР ИМПУЛЬСНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ Импульсные регуляторы последовательного (рис..
) ис. 4.10) и параллельного !рис. 4.11) типов обладают рядом присущих данным схемам недостатков. Схема с параллельным ключевым элементом может только повышать напряжение и имеет прерывистый ток, поступающий в конденсатор выходного фильтра, а схема с последовательным ключевым элементом понижает напряжение, потребляя прерывистый ток от первичного источника (или входного фильтра). Э едостатки могут быть устранены каскадным соединением ти н ис. 4.12. указанных типов схем, как это показано на рис. Однако посредством топологических преобразований !рис. 4.13) из схемы на рис. 4.12 получается схема регулятора 1 ступсхнь ! П ступень х + к врч вгк г 1 нн Рис.
4.13. Переход к одноключевой схеме: а — двухключсввя схема, с — одиоключевая схема Рис. 4.14. Импульсный регулятор К одним управляемым ключом. обеспечивающий повышение и понижение входного на- сх пряжения -ь х Рис. 4.15. Вариант схемы на рис. 4.14 с одним реактором х' - ха нового типа, называемая схемой Чука 11б1.
Простейший вариант схемы без гальванической развязки входных и выходных цепей представлен на рис. 4.14,и. В этой схеме функцию ключа в положении В (рис. 4.13, б) выполняет диод П). Особенностью схемы являешься инверсия выходного напряжения (изменение полярности) относительно входного, возникающая в процессе преобразования структуры, соответствующей схеме на рис. 4.12. Из диаграмм на сс 1, г, рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
