Попов И.И. Основы энергетической электроники - файл n1.doc

приобрести
Попов И.И. Основы энергетической электроники
скачать (2749.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc21194kb.07.04.2004 23:33скачать

n1.doc

1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   30

3.12 Принцип работы преобразователя постоянного напряжения.


Преобразователь постоянного напряжения представляет собой устройство, которое связывает без промежуточного звена переменного тока две сети постоянного тока с различными напряжениями и служит для регулирования потока мощности между ними.

Применяется в устройствах электропитания различных объектов, в устройствах регулирования электроприводов, в частности тяговых, для регулирования напряжения автономных инверторов.

Принцип регулирования действующего (и среднего) значения постоянного напряжения основан на изменении длительности выходных импульсов постоянного напряжения при неизменном периоде их следования (широтно-импульсное регулирование — ШИР, т.е. f= 1/T= const) или на изменении частоты следования выходных импульсов при неизменной их длительности (частотно - импульсное регулирование — ЧИР, т.е. tз = const).

Принципиальная схема понижающего ИППН импульсного преобразователя постоянного напряжения и его временные диаграммы приведены на рис 3.39.

U1, U2 — среднее значение напряжения соответственно на входе и на выходе преобразователя; i1 и tз — ток, протекающий через ключ S (затвор) и время его включенного состояния; tр — время паузы (выключения ключа S); T — период следования импульсов; VD — нулевой диод; iVD — ток через нулевой диод; i2 — ток нагрузки; L2 — фильтр в цепи нагрузки.

В
Рис. 3.39. Принципиальная схема (а) и

временные диаграммы (б) понижающего ИППН




течении времени tз ключ S замкнут, под действием напряжения U1 через ключ и через нагрузку течет ток i1, равный току нагрузки ( i2= i1 ). При этом в активно - индуктивной нагрузке и фильтре L2 идет накопление энергии, ток i2 нарастает. После отключения ключа S (в течении времени tp) противо - ЭДС, возникшая в индуктивности нагрузки и фильтре L2 поддерживает ток нагрузки i2 в том же направлении, замыкая цепь его прохождения через нулевой диод VD (i2 = iVD), по мере снижения противо - ЭДС ток i2 уменьшается. Регулируя соотношения между tз и tр, можно менять соотношение между временем наращивания противо - ЭДС и ее снижением, т. е. между длительностями переднего и заднего фронтов пульсаций тока, тем самым регулировать средние значения напряжения U2 и тока I2 на нагрузке, потока мощности между источником U1 и нагрузкой.

Уравнение баланса энергии преобразователя имеет вид:
U2I2 = U1I1 (3.79)
(без учета падения напряжения на активных сопротивлениях дросселя L2 и соединительных проводах). Из уравнения (3.79) следует, что энергия отданная источником U1 за время tз равна энергии выделяемой на нагрузке за время tз и tр, т.е. ИППН обладает трансформаторным эффектом.

В ИППН с ШИР среднее значение выходного напряжения преобразователя связано с напряжением питания U1 соотношением:

(3.80)

где - коэффициент передачи по напряжению. Диапазон регулирования значения U2 от нуля до U1.

В ИППН и ЧИР среднее значение выходного напряжения преобразователя связано с напряжением питания U1 соотношением (3.81):
(3.81)
где f - частота повторения импульсов напряжения.

Диапазон регулирования значения U2 от 0 (при f = 0) до U1 (при f = 1/tз).

Может применяться комбинированное регулирование U2 изменением двух параметров выходных импульсов: tз и f.

Высокие требования к сглаживанию тока нагрузки i2 обеспечиваются высокой частотой f и за счет фильтра в цепи нагрузки (индуктивность или конденсатор).

ИППН большой мощности выполняют по многотактному принципу. Этот принцип основан на параллельном включении « n » отдельных преобразователей, показанных на рис. 3.39., работающих на общую нагрузку от общего источника U1. Каждый из этих преобразователей коммутируется своим ключом (S1Sn). Ключи S1Sn работают поочередно с фазовым сдвигом 2/n друг относительно друга. Ток нагрузки I2 = I21+I22+I2n. Пульсация тока уменьшается в n раз. Мощность энергии на нагрузке также в n раз выше мощности, обеспечиваемой одной схемой преобразователя (рис 3.39), n - раз повторенной в многотактной схеме.

3.13 Мостовая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения.


Мостовая схема ИППН приведена на рис. 3.40.

Различают мостовую схему, работающую в режиме регулирования напряжения без изменения его полярности и с реверсивным (двуполярным) регулированием.

В
качестве управляемых вентилей используются полностью управляемые тиристиры, т.е. тиристиры, открываемые при подаче положительного напряжения на управляющий электрод относительно катода и закрываемые при снятии этого напряжения.
Рис. 3.40. Принципиальная схема мостового ИППН, работающего в режиме регулирования U2,

без изменения его полярности:

VD1…VD4 – полупроводниковые неуправляемые вентили;

VS1…VS4 – тиристиры;

ZН – активно- индуктивная нагрузка (двигатель постоянного тока)
Временные диаграммы такого преобразователя аналогичные приведенным на рис. 3.39. Во время tз подается напряжение на управляющие электроды накрест лежащих тиристоров, например VS1 и VS4. В этом случае через открытые тиристиры VS1 и VS4 и через нагрузку в направлении от клеммы «А» к клемме «В» течет ток i2 = i1, увеличивающийся по величине по мере нарастания противо- ЭДС в ZН . Во время tp тиристор VS1 закрывается. Через оставшимся открытым тиристор VS4 и диод VD3 в нагрузку течет ток i2 = iVD3, поддерживаемый возникающей в ZН противо - ЭДС. Величина тока i2 уменьшается по мере падения противо-ЭДС в ZН.

В этом случае справедливы соотношения (3.79), (3.80), (3.81). Работа преобразователя аналогична приведенному в параграфе 3.12. Если во время tз подавать напряжение на тиристиры VS2 и VS3, а во время tp отключать один из них, то через нагрузку потечет ток той же величины, но в противоположном направлении.


1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   30


3.12 Принцип работы преобразователя постоянного напряжения
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации