Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 40
Текст из файла (страница 40)
4.14,6 видно, что схема мо- + жег работать с непрерывными входным и выходным ~оками. сх Уменьшение пульсаций токов по- У22 зволяет уменьшить емкости н входного и выходного фильтров. Кроме того, в схеме использу- и и) ются один тиристор и один диод. Таким образом, сохраняя положительные свойства схемы, представленной на рис. 4.12, новая Р 412 дв упенчатый (повыщаюггхий и понижающий) н пу ' " тор 201 ~' вы» ~' вв гр (4.32) и ! и с с, ьв т а) яи л ьг Ф Се яи 202 е энергетические показатели ( Д у КПД и дель- схема имеет лучшие эн и объема). В режиме непрерывных токо Х ТОКОВ Гт И гз С токов и напряжений схемы связайы следующими с шениями: 1„= — '7,„, где 1,и 1 †време замкнутого и разо у мкн того состояний транзистора )гТ соответственно. то неп ывность выходного тока Следует отметить, что непрерывн п льсацнй на обеспечить независимость пуль схемы позволяет о торых могут быть С от наг узки, значения ко соотношения (4.30).
Кроме того, новый тип секим и свойствами, что качество ег лировани ~~ш~- позволяет обеспечить высокое качество ных параметров. азвитня топологии схемы нового типа Следующим этапом развития топологии является сн те а я магнитных компонентов 116]. пра ти ски до нул и ин гр ци решение вы и х, ~мгновенные значения напряжении на . Это й ариант позволяет умень- определенных зна . Этот схематически вар шить пУльсации токов гг и гз, а пРи Рис. 4.16.
Обеспечение гальванической ра азвязки чениях магнитной связи свести пульсации тока гз практически к нулю. Другим положительным результатом интеграции реакторов является общее улучшение массообъемных показателей магнитных компонентов. Гальваническая развязка входной и выходной цепей может быть осуществлена введением электромагнитной развязки посредством преобразований топологии схемы в соответствии с рис. 4.16.
Объединение всех магнитных компонентов в один интегральный магнетик при определенных параметрах магнитной связи между обмотками позволяет обеспечить нулевые значения пульсаций токов 1, и гз и гальваническую развязку цепей. На рис. 4.17 представлены вариант схемы с интегральным магнетиком и его конфигурация. Коэффициенты магнитной связи определяются воздушными зазорами [161. Существует большое количество вариантов схем с интегрированными магнетиками, имеющих различное конструктивное исполнение, включая варианты с взаимно ортогональными магнитными потоками. Ключевые регуляторы с нулевыми 1'ис 4.17. Обеспечение нулевых пульсаций входного и выходного токов в импульсном регуляторе: а — схема; б — ковфыгурааия витегрвльного магнитного элемента гоз иги и (4.33) ми вхо ного и выходного токов и интегральным пульсациями вход ши удельные показатели магнитным компонен нтом имеют хоро е й КПД.
В то же время их ма и массы, а также высокий Д. то объем заны непростой технологиеи разрабо б тка и изготовление свя Сле ет также отметить трудность магнитного компонента. ледует т ния транормирования оптимально" р р й т аекто ии переключе м ти емых а РТ из-за высоких скоростей изменения коммутиру Э б льство ~а~а~а~~ определенйое п яжения и тока. Это о стоятель й нар .Э использование высокон рабоче" ограничение на эффективное и частоты регулятора. 4.2.5.
ТИРИСТ ОРНО-КОНДЕНСАТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДОЗИРОВАННОЙ П ЕД ЕР АЧЕЙ ЭНЕРГИИ В НАГРУЗКУ В ег лято ах постоянного т ока с повышенными значениями р у Р бразно использовать в качестве напряжения и тока целесоо раз ключевых элементов тиристоры. ег лято ов С еств ет обширный класс схем импульсных регулят р зк дозированных (определенных по величине [17 ). В частности, энергия может ся в и омежуточном конденсаторе, ической энергии предварительно запасаться в пр са пе едвигаться а затем посред с е ством колебательного процесса пере б широким диапазоном аг зк .
В этом классе схем наи олее ш в нагрузку. апряжения обладает схема, предг лирования выходного напряжен вязки. я на ис. 4.18 в варианте без гальваническои раз н п действия этой схемы и основ- Рассмотрим кратко прййцнп денствйя эт ные расчетные со отйошени дл . им, то С за яжен до напряжения 11,„+,„„с пол по даются управляющие импульсы на т р Р'5 . При включении этих тиристоров о р у б аз ется колебательэ. ( . 4.19, ), электромагнитные процессы еп инятых допущениях соответствуют фф н иальному уравнению второго порядка.
е ю ие соотношения: уравн внения позволяет записать следуюш lс, . 1, = 12 0,„+ У,„) ( — ' гйп нэ С 17~=(2У,„+ Гг',„„)созоэй где 05=1~' яЮ а С (см, Рис. 4.18, б) В процессе перезарядки конденсатора „( е на акто е Т, изменяет свою полярность и нарастает далее, но с противоположной полярность 204 Рнс 41 о Тнрнсторнми регу нятор с доэировьннои передачеи энергии в натру а схема; Š— дна раммы напряжений и гоков напряжение Г,гс достигает выходного напряжения 17,„„(в момент ~=1з), включается диод Г'.1), так как на нем появляется напряжение прямой полярности. Включение диода и'ь12 ограничивает дальнейший рост напряжения 17„. В результате момента ~=1з ток в РеактоРе изменЯетсЯ поД возДействием напряжения 17,„„. Закон изменения мгновенного значения тока яь на этом интервале можно найти из эквивалентной схемы, изображенной на рис, 4.19,6.
Ток г, в момент 1=1 скачком измен меняет свое значение до нуля в связи с переходом тока 1 2 сс в контур нагрузки, и тиристоры р'ог и р'оэ выключаются. 205 й~ 1 ~выв! 11 Х (4.34) а«,„, |г. 1 ~вых. й С гхС + гр «Р 4« рнс. 4.20. Структурная схема стабилизатора-регулятора постоянного тока с промежуточным инвер- тором 2 1, (М=4ХС«(17 *+ с""*)' о (4.37) 206 а) 07 0) р 4 19 Схемы замен(ения тнристори " р г лято а по интервалам прово- димости тиристоров На этом интервале электромагнитные процессы описываются системой уравнений Если регулятор работает в режиме прерывистого тока |;,, то в момент 1=|а 1'( )= в ий ис.
4.19,в, замещения и ия приобретает вид, соответствующий р а уравнения (4.34) вырождаются в одн ур о о авнение (г«,„„1 (4.35) выв. й Т В момент | — 14 включаются тирист р о ы КЯ и Ю4 В даль ессы п отекают аналогично ней шем электромагнитные проце р рассмотренным для случая ая включения тиристоров, и я У о деляется Среднее значение выходного напряжения,ы„опре значений по всем интервалам на интегрированием его текущих з реключения типериоде повторяемост , ада и, з ваемой частотон пе днес значение ристоров.
Однако для стационарного режима среди может быть определено проще го о из уравнения энергетического баланса активных мощностей. в регуляторе. ри принять традиционных допущениях идеальности акти- элементов схемы актиные составляющие входной и выходной мощности равны, т. е.
* (4.36) Р,„= У,„1ы = Р,ы„— В |сроответствии с д а раммой на р ОГ,| Чт ! «Ь(|,) — авив Из (4.36) и (4,37) получим Гуг — — 41С«У. „У,„— 4) С„17.'„=0, Решение (4.38) с учетом физической реализуемости имеет вид Г.„; — гя„сгс,((<- 'и!/Л,с,о. ((39( Из (4.39) следует, что среднее значение выходного напряжения в первом приближении при заданных параметрах схемы и нагрузки прямо пропорционально частоте переключения тирисгоров, т. е. частоте подачи энергии, запасаемой на каждом интервале в конденсаторе С„. Согласно принципу действия рассмотренной схемы нагрузка регулятора получает питание как бы от источника тока с ограниченным значением. Это обусловливает существенно м е преп ущество даннои схемы в части ее устойчивости к перегрузкам и короткому замыканию.
В рабочем диапазоне регулирование тока и выходного напряжения осуществляются по способу частотно-импульсной модуляции (ЧИМ). 4.2.0. койявинировдннык преоврдзовдтили-регуляторы В ряде случаев для стабилизации и регулирования постоянного напряжения целесообразно исполвзовать несколько различных типов преобразовательных устройств, объединенных, как правило, между собой схемно и конструктивно в один преобразовательный агрегат. Например, если уровни входного и выходного напряжений существенно различаются (в несколько раз и более), то нспользуюь преобразователь, выполненный по структуре, изочеты ражен ной на рис.
4.20. Такой преобразователь состои из т етырех функционально самостоятельных устройств: автономного ннвертора АИ, трансформатора Тр, выпрямителя В и фильтра Ф. Согласование уровней входного и выходного напряжений в основном осуществляется трансформатором, установленным на выходе инвертора АИ. Для того чтобы уменьшить массу Рис.
4,21 .21. Стабилизатор постоянного тока с регулировочным устройством 207 хн о Рнс 4 22 Тнрнсторный контактор с естественной коммутанней а — схема, б — диаграммы напряжения и тока при вкнгочеином контакторе и др. Большинство из них основано на механическом взаимодействии о~дельных узлов и деталей. Наличие подвижных узлов и деталей обусловливает инерционность процессов замыкания и размыкания электрических контактов. Обычно время включения и выключения таких аппаратов находится в диапазоне от десятых до сотых долей секунды в зависимости от типа коммутационного аппарата.
Полупроводниковые ключевые элементы позволяют существенно повысить быстродействие коммутационных аппаратов. С этой целью разработан ряд схем, так называемых бесконтактных коммутационных аппаратов, выполненных преимущественно на основе тиристоров. В литературе такие аппараты часто именуются тиристорными контакторами.
Отсутствие подвижных частей и металлических контактных соединений делает эти устройств» значительно более надежными и быстродействующими. Кроме того, как и все схемы с полупроводниковыми приборами, они обладают большим сроком службы. В простейшем исполнении силовая часть однофазного тиристорного контактора представляет собой два встречно- параллельно включенных тирисгора (рис.
4.22, а) или один симметричный тиристор. Если тиристоры проводят ток, то контактор включен, если тиристоры ток не проводят, то контактор выключен. Так как ток переменный, то одну полуволну тока проводит тиристор р'ог, а другую — тиристор 1г5т. Силовая схема такого контактора подобна силовой схеме регулятора переменного тока, изображенной на рис. 4.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
