promel (967628), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Для его реализа циитРебУетса схема вида Рис. 6.47, и или б, в. Диаграммы напряжений иа рис. 6.58 иллюстрируют принцип ра= ег' боты преобразователя переменногоиапряжения при данном методе регули, рования. Этот метод позволяет осуществить регулирование мощности в иа:- гРУзке в диапазоне от гув7гсн до иУ, ля. Его недостатком является пригт сутствие гармонических в токе сети с частотами ниже 50 Гц, что обуслов' ливается импульсным характером потребления энергии от сети. Указанный недостаток в значительной степени ослабляется при питании от общей сети переменного тока и,,с, группы из нескольких преобразовас телей, когда отсутствие потребления тока одним преобразователем компенсируется потреблением тока дру гимн преобразователями.
иг г г) а ! ~ ~ ! ! и„ Ян) и, Ж в Рис. 6.68. Временные диаграммы пряжеяий, иллюстрирующие пр"нд широтно-импульсного метода рагу рования на пониженной частот~ Рис. 6.67. Времевнйе диаграммы напряжений и токов для схемы с двухступенчатым фановым регулированием ~/„= ~,~ ~а — — з1п 2а~ + ~п — а + — яп 2а) . гб Нщ 2 ГЛАВА СЕДЬМАЯ ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ й 7.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЕИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Рис.
7.1. ИППН (а) и его кривая выходного напряжения (б) 405 Преобразователи постоянного напряж ен и я предназначены для изменения значения постоянного напряжения. Они служат для питания нагрузки постоянным напряжением ()„, отличающимся по величине от напряжения источника Е (рис, 7.1, а). При этом иногда необходимо стабилизировать напряжение (7„ при изменении напряжения источника и тока нагрузки либо изменять напряжение ()„по определенному закону независимо от Е. Рассматриваемые в настоящей главе преобразователи основаны на использовании импульсных методов преобразования и регулирования постоянного напряжения. Поэтому их называют импульсными преобразователями постоянного напряжения (ИППН). Выходное напряжение таких преобразователей характеризуется последовательностью импульсов прямоугольной формы с длительностью г„и паузой 1„, амплитуда которых близка к напряжению питания Е (рис.
7.1, б). + Выходное напряжение преобразователя ипии и ив характеризуется средним значением ()„. Требуемого качества выходного напряжения с точки зрения пульсаций а) здесь добиваются, так жс как и в выпрямителях, включением между выходом и„ преобразователя и нагрузкой сглаживающего фильтра. и„ В основе принципа действия ИППН ~вжиг ключевой режим работы регули- Ги га 6 х РУющего полупроводникового прибора, т осУществляющсго периодическое подклю"ение напряжения питания Е к выход- О "ой цепи преобразователя.
Малые падение напряжения на регулирующем приборе в открытом состоянии и протекающий ток в закрыт: обусловливают высокий к. и. д. рассматриваемых преобразовател Их способность регулировать выходное напряжение используют пр построении регуляторов и стабилизаторов постоянного напряженн;, ИППН широко применяют также в электроприводе для управленя', частотой вращения двигателей постоянного тока.
В этом случае схем~ преобразователя должна обеспечивать управленис не только мощ.-,:-' ностью, отдаваемой источником питания в нагрузку, но и мощност~,~ от нагрузки в источник питания, что необходимо, в частности, пр,,„.' рекуперативном торможении двигателя постоянного тока. Питающим напряжением ИППН могут служить, например, конь тактиая сеть постоянного тока городского или магистрального элек4„ трифнцировапного транспорта, а также различные источники пост<„'.
Япного тока: аккУмУлЯтоРные батаРеи, топливные элементы, салиеяяу ные батареи и т. д. Задачу регулирования постоянного напряженку с помощью ИППН можно решать и прн первичной питающей сетйз переменного тока. В этом случае на входе ИППН включают неуправ): ляемый выпрямитель. Система неуправляемый выпрямитель — ИП1Щ; является конкурирующим вариантом управляемого выпрямителю Регулирование выходного напряжения ИППН осуществляетзф" импульсными методами путем изменения параметров выходньф' импульсов.
Наибольшее применение получили широтно-импульсно и частотно-импульсный методы регулирования, а также их комбин~ ци я. гд Ш и р от п о- и м п у л ьс н ы й ме т од р е г у л и р о в зв н и я (ШИР) осуществляется изменением длительности (ширины)) выходных импульсов /„(рис. 7.1, б) при неизменном периоде их слвх, довапия (Т = сопз(, / = 1/Т =- согз().
Среднее значение выходпов4в напряжения преобразователя при широтно-импульсном регулире, ванин связано с напряжением питания соотношением (/„= —" Е= 7Е, ('7;(4г где у =/„/Т вЂ” коэффициент регулирования (преобразования). В соответствии с (7.1) диапазон регулирования выходного напри.'' жеиия ИППН с ШИР составляет от нуля (/„= О, у = 0) до Е (/„=,~)(" у =- 1 ). Прв ч а с т о т и о - и м и у л ь с и о м и е т о д е р е г у л н;;.' р о в а п и я (ЧИР) изменение выходного напряжения производитй=, ся за счет изменения частоты следования выходных импульсов (/ -'~1 = 1/Т = чаг) при неизменной их длительности (/„= сопз().
Регул1Я ровочпые возможности преобразователя характеризуются соотнес'„':: ' шенисм (7. Выходному напряжению, равному Е, здесь соответствует предел ная частота следования импульсов, равная 1//„, а нулевому вых ному напряжению — нулевая частота / -~-0. 406 б) днк б) б ключены и более сложные сглаживающие фильтры, например Г-образный ЕС-фильтр (конденсатор СО такого фильтра показан пунктиром). Диод До, включенный в обратном направлении относитель-; ~ ~ ! н ио напряжения выходной цепи (о б р а т н ы й д и о д), является г) е необходимым элементом схемы и б предназначен для создания в ней контура протекания тока нагруз- Рнс.
7.2. Схема основных цепей ни при разомкнутом ключе К, ИППН (п) н его временные ннаРассмотрим процессы, протеграммы (б — г) кающие в таком преобразователе. Для этого воспользуемся временными диаграммами, приведенными на рис. 7.2, б — г. На интервалах включенного состояния ключа (74 — 7а, 44 — Еа) напряжение питания Е подключается ко входу сглаживающего фильтра (рис. 7.2, а — в), и,„„= Е, диод Д, закрыт. Через нагрузку ПРОтЕКаст тОК ан (ПОКаэаи СПЛОШНОЙ ЛИНИЕЙ) От ИСтОЧНИКа ПИтаНИЯ. На интервалах отключенного состояния ключа ()а — )а, 74 — еа) связь выходной цепи с источником питания отсутствует, одйако ток через нагрузку продолжает протекать (рис. 7.2, г).
Он поддерживается энергией, накопленной реактивными элементами — дросселем а,ф н индуктивностью нагрузки Е„на интервале протекания тока от источника питания. Ток нагрузки )„замыкается через проводящий обратный диод Д „вследствие чего и„„= О. Без учета' падений напрявгеиия на активных сопротивлениях дросселя ЕЕ и подводящих пров~пах напряжение на нагрузке У„=- У„„, определяемое средним зна"ением иных(Г), находЯт по фоРмУле (7Л) или (7.2). Ток („ состоит из участков экспонент нарастания и спадания (соответственно в цепях Совместное использование ШИР и ЧИР (комбинированное регулирование) заключается в изменении двух параметров выходных импульсов: Ен и 7', Один изнаиболее широко распространенных принципов построения ИППН иллюстрирует схема рис.
7.2, а. Регулирующий элемент условно показан в виде ключа, функцию которого обычно выполняет тиристор (или силовой транзистор), В выходную цепь преобразо- гг вателя входит нагрузка 2„актив- +Я~ ио-индуктивного характера и при ~ Г , .' необходимости сглаживающий Е Уа,м (аа Г нха ~ '„Д фильтр (дроссель Лф). Применение дросселя в ИППН с соответствующей индуктивностью обычно явхн а) ляется достаточным для сглаживания выходного напряжения (то- ба б б г г ка), хотя в общем случае не ис- 407 с источником питания Е и диодом Д,) с постоянной времени т = (/. + / и)// н Среднее значение тока /„= (/н/)' н.
При переходе к большим мощностям нагрузки (свыше 100 кВ-; возникают трудности в построении преобразователей по схем. рис. 7.2, а, Они вызваны большими токами нагрузки, а значит не ходимостью применения болыпого числа параллельно включени тиристоров, используемых в к' ' /тг честве ключа. Кроме того, и '. Я; и, больших токах нагрузки тру' ' + л' н, г т ноосуществима конструкци' . (г дросселя 1.з с большой инду ' тивностью, что затрудняет Е полнение требований по дону',.
тимым пульсациям в кривой тсмв "'е ка нагрузки. х " ИППН большой мощное '' ' выполняют по многотактно принципу, основанному на раллельном включении и дельных преобразователей, р' ботающих на общую иагрузф от общего источника постоянного тока (рис. 7.3). Для уме '' и~ения пульсаций выходных тока /и и напряжения ии и то источника питания ключи Кь /б„..., К„работают с взныв имным фазовым сдвигом на угол 2п/гп. Указанные трудностйу при этом исключаются встедствие того, что каждый првэ образователь многотактной системы нагружается током, в т рак меньшим тока ги.
Облегченный режим работы преобразователей св~.' вдается также благодаря меньшей в и раз частоте их переключениях Многотактные ИППН допускают режим поочередной работы, входящих преобразователей и режим работы с перекрытием. На рис. 7.4 приведены временные диаграммы, иллюстрирующ~ф принцип действия трсхтактного ИППН с п о о ч е р е д н о й р.Ф~ б о т о й блоков. Периодичность работы каждого блока характери". зуется периодом тактов Т, (рис.
7.4, а). Последовательность включН~! ния их ключей сдвинута во времени на Т,/3. В результате аналогнф иый сдвиг во времени приобретают также напряжения иь и„ия+. токи 1, /, 1 (рис. 7.4, а — в). За счет фазовых сдвигов результируйт4 токи ван щее напряжение на нагрузке (рис. 7.4, г) имеет частоту следо выходных импульсов, в три раза большую, чем для отдельных преп разователей. Суммарный ток нагрузки системы /„= 1~ + также лучше сглажен, чем ток нагрузки отдельного преобразовател В режиме работы с перекрытием обычно число преобразоватсл системы т~ 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
