Лекция (855794), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

13.5,б). То же самое будет происходить на этапезапертого состояния ключа. К напряжению Еd будет прибавлятьсянапряжение открытого другого диода этого же плеча или вычитатьсянапряжение открытого другого транзистора этого плеча. Осциллограмманапряжения на транзисторе и обратном диоде с учетом реальности вольтамперных характеристик показана на рис. 13.5,б пунктиром.Как было показано выше, от источника питания отбирается ток наэтапе проводимости транзисторов и ток в источнике меняет своенаправление на этапе проводимости обратных диодов. Энергия,накопленная в реактивном элементе нагрузки возвращается в источникпитания.

Иными словами происходит энергообмен (рекуперацияэлектрической энергии) между источником и индуктивностью нагрузки.Этот энергообмен и обеспечивают обратные диоды. Форма тока источникапостоянного напряжения показана на рис.13.5,d. В случае питания2109инвертора напряжения от управляемого выпрямителя наличие емкостногофильтра на входе инвертора является необходимым условиемработоспособности схемы. На входе инвертора должен стоять элемент,способный принять электрическую энергию. При отсутствии конденсаторадиоды выпрямителя не пропустят ток в обратном направлении на этаперекуперации электрической энергии. Среднее значение тока источникапитания определяется из кривой рис. 13.5,d:1 IT  iн d.2 1В большинстве практических случаев на выходе АИН используютсяфильтры, которые приближают форму выходного напряжения, а значит ивыходного тока к синусоидальной. В этом случае токи силовых ключей,обратных диодов и источника питания будет состоять из отрезковсинусоид. Поэтому в большинстве случаев расчет токов при выбореключевых элементов можно проводить,используя метод основнойгармоники, то есть считать, что от инвертора потребляетсясинусоидальный ток.

Это существенно облегчает расчет схемы.Выходная характеристика АИН (рис.13.6) достаточно “жесткая”, т.е.напряжение на нагрузке очень слабо зависит от величины тока нагрузки.UнРис.12.3IнСпад характеристики определяется активным сопротивлением монтажаи наличием падения напряжения на открытом ключевом элементеинвертора..110Лекция 14. Регулирование величины выходногонапряжения АИНРегулировать величину выходного напряжения АИН можноосуществлять несколькими способами:1.По цепи источника питания;2.По цепи нагрузки;3.Внутренними средствами.Регулирование внутренними средствами разделяется:а) широтно импульсное регулирование (ШИР);б) метод геометрического суммирования;в) широтно импульсная модуляция (ШИМ).Регулирование выходного напряжения по цепи источника питания.В простейшем случае выходное напряжение АИН формируется в видеразнополярных импульсов, величина которых зависит от величинынапряжения источника питания. Как было показано выше, действующеезначение переменного напряжения в виде меандра равно напряжениюисточника питания Ed.

Значит, изменяя величину напряжения Ed, можноизменять действующее значение выходного напряжения АИН.Величину напряжения источника питания можно изменять с помощьюуправляемого выпрямителя (УВ), если первичным источником являетсясеть (см. рис.14.1,а), или с помощью специального импульсногорегулятора постоянного напряжения ИРПН. Принцип работы ИРПНрассматривается в последующих разделах. Недостатком регулированиянапряжения на нагрузке по цепи источника питания является двойноепреобразование энергии: из переменного в регулируемое постоянное, (илииз постоянного в регулируемое постоянное), а затем уже, используя АИН,получают переменное напряжение необходимой величины.~сетьUнУВаАИНРис.14.1EdUнРПНбАИНРегулирование выходного напряжения по цепи нагрузкиТакоерегулированиеможетосуществлятьсяспомощьютрансформатора, включенного между выходом АИН и нагрузкой(см.рис.14.2).111EdUиZнUнАИНРис.14.2Для переключения нагрузки с одного напряжения на другое требуетсявремя, что ухудшает динамику регулирования и связано с разрывомнагрузки на интервале переключения.Регулирование кривой выходного напряжения внутреннимисредствамиВ этом случае регулирование осуществляется управлением силовымиключами таким образом, что изменяется ширина импульсов,формирующих напряжение на нагрузке.

Отсюда и название: широтно импульсное регулирование (ШИР).Если передний фронт составляющих импульсов сдвигать на угол  всторону отставания, как показано на рис.12.6 (или задний фронт в сторонуопережения, или оба одновременно), то будет уменьшаться длительностьсоставляющих импульсов , а значит будет изменяться действующеезначение напряжения на нагрузке:1 2Uн EdEE.dd d112Еd0maxЕd0Рис.14.3Из полученного выражения и из временной диаграммы следует, чтомаксимальное напряжение соответствует нулевому значению угла .Очевидно, что выходное напряжение равно нулю при =.Регулировочнаяхарактеристика,построеннаяпополученнойзависимости, имеет вид, показанный на рис.14.3.

Этот способрегулирования выходного напряжения является предпочтительным, таккак регулирование напряжения на выходе силового блока осуществляетсяс помощью системы управления, исключая механические переключения всхеме силового блока. Кроме того существенно повышается динамика(скорость) регулирования выходного напряжения инверторов.Uн / Uн max10/2Рис.14.3ПрактическиреализоватьширотноерегулированиевыходногоidЕd2Еd2T1D10аT2D2D3T3D4T4iнLнRнuнРис. 14.4б113напряжения однофазного инвертора можно следующим образом: разобьемисточник питания на две равные части, как показано на рис.14.4 исреднюю точку источника питания примем за нулевой потенциал.На рис. 14.5,а,б,в,г показан алгоритм (порядок) переключения ключейК в схеме рис.

14.4. Жирной линией показаны временные интервалы, когдасистема управления обеспечивает возможность открытого состоянияуправляемых электронных ключей Т (ключ замкнут).K1абвK2гK3K1K1K4Еd/2д0е0Еd/2uнж0iн13 4Еd2526T1 T4T3 D1D1 D4D2 T4T2 T3D2 D3T3 D1T1 T4D2 T4D1 D4Рис.14.5Однако это не значит, что на определенном интервале ток проводитуправляемый прибор Т. На этом интервале ток может проводитьшунтирующий его диод. Ключи каждого полумоста (например К1 и К2)проводят ток попеременно в течение интервала  (рис.

14.5,а,б). Точнотакой же алгоритм работы ключей К3 и К4 (рис. 14.5,в,г). Регулирование114осуществляется за счет смещения системы управляющих импульсоводного полумоста относительно другого на угол управления .На рис. 14.5,а,б и 14.5,в,г проиллюстрирован этот сдвиг. Потенциалточки а (рис.

14.4) в схеме принимает положительные и отрицательныезначения, равные  Ed/2 (см. рис. 14.5,д). Такие же значения (согласноалгоритму переключения ключей К3 и К4), но сдвинутые на угол принимает потенциал точки б (рис. 14.4) и (рис14.5,е). Напряжение нанагрузке uн = а - б построенное как разность временных диаграмм рис.14.5,д и рис.

14.5,е, приведено на рис. 14.5,ж. На приведенных диаграммахвидно, что с изменением угла управления  сдвигаются передние фронтысоставляющих импульсов, что приводит к изменению длительностисоставляющих импульсов, а значит и к изменению действующего значениянапряжения на нагрузке.Теперь рассмотрим подробнее какие приборы на различных временныхинтервалах будут пропускать токи при активно индуктивной нагрузке ипри анализируемом алгоритме переключения вентилей. На рис.

14.5,жпоказана форма тока нагрузки при прямоугольном напряжении, у которогодлительность составляющих импульсов напряжения не равна . Анализначнем с момента, соответствующего 2, когда токи и напряжение имеютодинаковые знаки. Согласно алгоритму переключения вентилей (рис.14.5,а,б,в,г) на интервале 2 –  ток проводят транзисторы T1, T4 поконтуру: источник питания, транзистор T1, нагрузка, транзистор T4,источник питания. Ток нарастает по экспоненциальному закону сLпостоянной времени   н . На интервале  – 3, согласно алгоритму токRнпроводят ключи К2 и К4.

Ток не может скачком изменить свою величину изнак в момент . Поэтому он продолжает протекать через нагрузку в томже направлении по контуру: нагрузка, T4, D2. Так как транзистор T4 и диодD2 подсоединяют нагрузку к одной из шин источника питания, то нагрузкаоказывается короткозамкнутой. Ток в нагрузке поддерживается за счетэнергии, запасенной в индуктивности нагрузки, рассеивая энергию всопротивлении нагрузки, и меняется на этом интервале по закону:π)e ωτ .iн  iн ( В момент 3 создаются условия для пропускания тока ключами Т2 и Т3,но ток еще не спал до нуля. Поэтому открываются диоды D2 и D3, ток течетпо контуру: нагрузка, диод D3, через источник в обратную сторону, диодD2.

Характеристики

Список файлов лекций