(495)510-98-15
Меню
Главная »  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 [ 135 ] 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

ГЛАВА СЕДЬМАЯ


ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

§ 7.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Преобразователи постоянного напряжения предназначены для изменения значения постоянного напряжения. Они служат для питания нагрузки постоянным напряжением Uя, отличающимся по величине от напряжения источника Е (рис. 7.1, а). При этом иногда необходимо стабилизировать напряжение Ua при изменении напряжения источника и тока нагрузки либо изменять напряжение UH 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 ta и паузой /п, амплитуда которых близка к напряжению питания Е (рис. 7.1, б). Выходное напряжение преобразователя н характеризуется средним значением UH. Требуемого качества выходного напряжения с точки зрения пульсаций здесь добиваются, так же как и в выпрямителях, включением между выходом преобразователя и нагрузкой сглаживающего фильтра.

В основе принципа действия ИППН Лежит ключевой режим работы регулирующего полупроводникового прибора, 0сУществляющего периодическое подключение напряжения питания Е к выходки цепи преобразователя. Малые па-

0+


Дение

напряжения на регулирующем

Рис 7.1. ИППН (а) и его кривая выходного напряжения (б)



приборе в открытом состоянии и протекающий ток в закрыто обусловливают высокий к. п. д. рассматриваемых преобразователе Их способность регулировать выходное напряжение используют пр< построении регуляторов и стабилизаторов постоянного напряжения ИППН широко применяют также в электроприводе для управление частотой вращения двигателей постоянного тока. В этом случае схема преобразователя должна обеспечивать управление не только мощ.*-ностью, отдаваемой источником питания в нагрузку, но и мощность от нагрузки в источник питания, что необходимо, в частности, при, рекуперативном торможении двигателя постоянного тока.

Питающим напряжением ИППН могут служить, например, кон-ь-тактная сеть постоянного тока городского или магистрального элек?.. трифицированного транспорта, а также различные источники посто- , янного тока: аккумуляторные батареи, топливные элементы, солнеч% ные батареи и т. д. Задачу регулирования постоянного напряжение с помощью ИППН можно решать и при первичной питающей сет4 переменного тока. В этом случае на входе ИППН включают неупрай* ляемый выпрямитель. Система неуправляемый выпрямитель - ИППН-является конкурирующим вариантом управляемого выпрямителя

Регулирование выходного напряжения ИППН осуществляете^ импульсными методами путем изменения параметров выходные импульсов. Наибольшее применение получили широтно-импульсньтйг и частотно-импульсный методы регулирования, а также их комбинат* ция. ТЙ

Широтно-импульсный метод регулироваг-н и я (ШИР) осуществляется изменением длительности (ширины) выходных импульсов tu (рис. 7.1, б) при неизменном периоде их еле- дования (Т - const, / = l/T = corst). Среднее значение выходного* напряжения преобразователя при широтно-импульсном регулировании связано с напряжением питания соотношением *

Uv = ±Е = -;Е, (7.1*

где у -tjT- коэффициент регулирования (преобразования).

В соответствии с (7.1) диапазон регулирования выходного напряжения ИППН с ШИР составляет от нуля (ги = 0, у = 0) до Е (ги == Т; У - 1).

При частотно-импульсном методе регул и--р о в а н и я (ЧИР) изменение выходного напряжения производит; ся за счет изменения частоты следования выходных импульсов (/ =р = l/T = var) при неизменной их длительности (/ = const). Ре гул ровочные возможности преобразователя характеризуются соотно-J шением

UH=E = tJE. (74

Выходному напряжению, равному Е, здесь соответствует предел ная частота следования импульсов, равная 1/ги, а нулевому выхо ному напряжению - нулевая частота / ->0.



Совместное использование ШИР и ЧИР (комбинированное регулирование) заключается в изменении двух параметров выходных импульсов: ta и /.

Один из наиболее 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 преобразователя входит нагрузка Za активно-индуктивного характера и при необходимости сглаживающий L-фильтр (дроссель Ьф). Применение дросселя в ИППН с соответствующей индуктивностью обычно является достаточным для сглаживания выходного напряжения (тока), хотя в общем случае не исключены и более сложные сглаживающие фильтры, например Г-об-разный LC-фильтр (конденсатор Сф такого фильтра показан пунктиром). Диод До. включенный в обратном направлении относительно напряжения выходной цепи (обратный диод), является необходимым элементом схемы и предназначен для создания в ней контура протекания тока нагрузки при разомкнутом ключе К-

Рассмотрим процессы, протекающие в таком преобразователе.

Для этого воспользуемся временными диаграммами, приведенными на рис. 7.2, б - г.

На интервалах включенного состояния ключа (tt - t2, t3 - tv tb- te) напряжение питания Е подключается ко входу сглаживающего фильтра (рис. 7.2, а - в), ывых = Е, диод Д0 закрыт. Через нагрузку протекает ток iB (показан сплошной линией) от источника питания. На интервалах отключенного состояния ключа (t2 - t3, t4- tb) связь выходной цепи с источником питания отсутствует, однако ток через нагрузку продолжает протекать (рис. 7.2, г). Он поддерживается энергией, накопленной реактивными элементами - дросселем Ьф и индуктивностью нагрузки LH на интервале протекания тока от источника питания. Ток нагрузки iH замыкается через проводящий обратный диод До, вследствие чего ыВЬ1х = 0. Без учета' падений напряжения на активных сопротивлениях дросселя L$ и подводящих про-Водах напряжение на нагрузке Uu = £/ВЬ1х, определяемое средним значением ывых(0, находят по формуле (7.1) или (7.2). Ток tH состоит из Участков экспонент нарастания и спадания (соответственно в цепях


Рис. 7.2. Схема основных цепей ИППН (а) и его временные диаграммы (б - г)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 [ 135 ] 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.