Файл: Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 143

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ho~h t

Рис. 3-2. Упрощенные диаграммы токов и напряжений в схеме с последовательно включенным выходным кон­ денсатором (рис. 1-15,а).

нию тока нагрузки

Ilo= Io-

(3-1)

Основное отличие между схемами заключается в том, что в схеме с последовательным конденсатором (рис. 1-15,а) среднее значение напряжения выходного конденсатора С0 равно среднему значению напряжения прерывателя (рис. 1-15,а, б) и поэтому согласно (1-34)

69

Рис. 3-3. Упрощенные диаграммы токов п напряжении

в схеме с

параллельным выходным

конденсатором

(рис. 3-1,6).

 

 

 

равно:

 

 

 

Uco=Un=U—£/q= (1 у) U,

(3-2)

а в схеме с параллельным конденсатором

(рис. 3-1,а)

это напряжение равно выходному напряжению

 

UC0=U0 = yU.

 

(3-3)

Диаграммы

токов и напряжений

(при

допущении

о том, что пульсациями тока нагрузки и напряжения вы-

70

ходного конденсатора С0 можно пренебречь) для схемы с последовательным конденсатором показаны на рис. 3-2, а для схемы с параллельным конденсатором — на рис. 3-3.

3-2. ПУЛЬСАЦИИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА

При допущении, что пульсациями входного напряжения и падения напряжения на омическом сопротивлении цепи нагрузки можно пренебречь, т. е. принимая u=U и г0/?о = = IoRo, для определения пульсации тока дросселя и на­ пряжения конденсатора С0 для схемы с параллельным конденсатором (рис. 3-1,а) можно составить расчетную схему (рис. 3-1,6).

Если, кроме того, пренебречь пульсациями тока на­ грузки, которые в схемах с выходным LC-фильтром обычно весьма малы, то в интервале времени уТ, когда прерыватель Я находится в проводящем состоянии, по

контуру U—Я—L0—LnU0— U (рис.

3-1,6) к дросселю

L0 приложена разность напряжений

UU0 (рис. 3-4,а)

или с учетом (1-33)

(3-4)

 

=

(3-5)

Производная тока в этом уравнении может быть за­ менена отношением приращений тока и времени АІьоІуТ и, следовательно,

A/,0 = (1-Y)Y T - j L .

(3-6)

Аналогично можно показать, что в интервале (1—у)Т ток iLо также является линейной (падающей) функцией времени (рис. 3-4,6), и поэтому в промежутке времени yT/2<t<yT-\-(l—у) 7/2 конденсатор С0 заряжается

(рис. 3-1,6) током

ісо—Яо—h-

(3-7)

Приращение напряжения на конденсаторе С0 в этом интервале времени (продолжительностью 7/2) опреде­ ляется уравнением

 

СІи,

=

I

(3-8)

а

со

dt

 

со

 

 

 

 

 

и, -как показано в § 1-3, может быть найдено при замене тока іСо его средним значением в этом интервале

(рис. 3-4,6).

71


аВ0

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

dür

= M J 4 ,

(3-9)

 

 

 

 

Jc о

щ

U

 

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

где

производная

напря­

 

ттп

Un

жения

является

постоян­

 

ной

величиной и поэтому

 

V-LO

 

а)

 

может

быть заменена

от­

h o

 

ношением

AUCq/(T/2).

 

П - у ) Т

 

 

J L

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щі

СО ■

 

A U co= A I loT / 8 C q,

(3-10)

 

Al,

/

Т/2

'LO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или с учетом

(3-6)

 

 

 

fyho

 

 

 

 

ho h

AUco = (1—y)yUTz/8L0C0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3-11)

 

о)

 

 

При данной

аппрокси­

гсо

 

-ңУ и со

мации

тока

дросселя

L0

 

 

напряжение на

кондеиса-

 

йЙ ^ІЙТБІ

AU,

торе С0 в интервале

Т/2

 

туг

является

линейной функ­

 

 

 

цией времени. Это можно

 

 

исо=ио показать

также

примени­

 

 

 

тельно ко второй полови­

 

 

 

не периода, когда на­

 

 

 

пряжение

 

конденсато­

 

 

 

ра

уменьшается

(рис.

 

 

 

3-4,6, в).

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученная, таким об­

 

 

 

разом, приближенная ди­

 

г)

 

аграмма

напряжения

на

Рис. 3-4. Диаграммы токов и на­

конденсаторе

 

С0

(рис.

пряжений в схеме с параллель­

3-4,в) может быть исполь­

ным выходным конденсатором для

зована

для оценки вели­

определения пульсаций тока вы­

чины пульсаций тока

на­

ходного дросселя, напряжения вы­

грузки.

В показанном

на

ходного конденсатора и тока на­

грузки.

 

 

рис. 3-4,s промежутке

 

 

 

времени Т/2

напряжение

 

 

 

на

конденсаторе С0 боль­

 

 

 

ше

выходного

напряже­

ния и 0 и, следовательно, к индуктивности £д (рис. 3-1,6) приложено положительное напряжение

UlaUco—Е/о,

(3-12)

72


Т. ё. в этом интервале времени ток дросселя возрастает и действительно уравнение

din

(3-13)

иdt — “La-

На основе изложенного в § 1-3 метода эквивалент­ ного интеграла напряжение uLд в данном интервале вре­ мени также может быть заменено своим средним значе­ нием и, следовательно,

L

\\d'h

(З-И)

л [dt

где производная тока постоянна и может быть заменена отношением конечных приращений Д/0/(772).

Отсюда с учетом (3-10) и (3-6)

 

 

AL

^

ш — = ({ — у) Y-

\ит»

(3-15)

 

8 L n

64ід С0 ^

64Z.0C0L„

 

Пульсации

токов

и напряжений по (3-6),

(3-11),

(3-15) целесообразно представить в относительных еди­ ницах, используя в качестве базисных величин I) и /о.

В таком случае

 

Д/L0

 

 

 

 

U

 

(3-16)

AIL 0 * '

 

=0

-Т )Т ~ Г

 

 

 

A U ,со

- т ) т

 

ТЧ

 

(3-17)

AU,со*

U

 

 

 

 

 

АІЛ

А/„

 

 

 

 

 

U

(3-18)

/ о

 

 

^ T64L„C0LH

 

 

 

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А / І 0 * =

( І

 

 

 

 

 

(3-19)

 

 

 

 

 

 

 

 

AUcat =

(\ -Т )Т - 2

7

фО

 

 

(3-20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д/.* =

(1

-Т )Т

Г3

 

 

(3-21)

 

16 7-2

 

,

'

 

где

 

 

 

■' фо \д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LoIR9\ R3=UIIB- t L = L a!R a-, 7ф0 =

 

27І/ і 0С0.

В § 1-3 показано, что пульсации тока дросселя и на­ пряжения на конденсаторе выходного фильтра в схеме с последовательным конденсатором (рис. 1-15,а) опреде-

73


Относительная величина пульсаций тока нагрузки

Способ

Текущее значение

Максимальное значение

регулирования

II .ь

iJ 11Г «,9 (o-aZ)

UJ оіыакс* — Л, ^,2

^ ‘ 0XНе--

 

16\ д ГФ0

б^г-д^фо

Та б л и ц а 3-F

Параметры выходного фильтра

К?

°С° ~ 2 5 6 Ч л й / 0ПІЗК^ ( ^ >

 

 

1 — Y

я **і

“ 'огмакв*—

1—''Гмин

Яг/<2

, „

1— Тмпн

 

^2

 

 

2.

ч Т = К г

2

, R_

т 2

^ot-o—

9

КДт А/

02макс*

А/°г* ~

Y2

l 6

T 2 (3-23)

 

'мнн

101Хд' фО

 

 

^мни

°4^ д Л/

 

 

 

1

 

фО

 

 

 

(3-30)

 

 

 

 

 

 

(3-34}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

(1 — г) X

 

Y

" г^ з

л /

Тыакс

П *3

г

р

Ѵмакс

 

 

*3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°С о~ ( 1 - Т Ыаке)2

34т^дД/озмакс*

Х Т = К 3

4 /°3* -

( 1- ' ^ )2

ІбЪдТфО

 

 

 

 

 

 

 

(3-31)

 

 

 

 

 

 

(3-35>

 

 

 

 

 

(3-24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 — Y) YX

 

 

 

 

 

 

 

Т 3

 

 

 

 

 

Мо<1* =

К * =

 

 

 

 

 

 

256т

Д/

 

(3-36)

4.

Д/0* = К і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.£UU

 

-1У04ф

 

X

k * T 3

(3-25)

А^04МакС* =

Д^04* “

^4

(3-32)

,

_

^Адол(*

 

Тыпи)

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

(3-37)

 

 

 

16тДдГфО

 

 

 

 

£оСо=Э=

о г ,

 

д/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^минб^‘'/.дА^»4*

 

 

Примечание. iu =t,/Ä,; ЯЭ= У/Л>; Гф0 = 2к ^ L0Ca .


ляются по

таким

же выражениям [см. (1-36), (1-45),

(3-6) (3-11)] как

в схеме с параллельным конденсато­

ром (рис.

3-1,а, б).

Можно также показать, что и пуль­

сации тока нагрузки в схеме с последовательным конден­ сатором могут быть выражены согласно (3-15). В силу этого результирующие выражения (3-16) — (3-21) дей­ ствительны для обеих рассмотренных схем с выходным

индуктивно-емкостным

фильтром

(рис.

1-15,а

и 3-1,а).

3-3. СРАВНЕНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ВЫХОДНОГО ТОКА

 

 

ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

 

 

Рассмотрим зависимость

величины

пульсации

тока

нагрузки по

(3-21) от коэффициента заполнения

у

Для разных способов регу­

лирования.

Подставляя в (3-21) выражения Т для первых трех способов

регулирования (2-22) — (2-24), получим выражения (3-22) — (3-24), которые сведены в табл. 3-1.

Для четвертого способа регулирования с постоянной величиной

пульсаций тока двигателя Л/оі. =

Д'і согласно (3-21) и

(3-25) период

Т в процессе регулирования

меняется по

следующему

выражению:

Т =

 

71= (1 — Y) Y

(3-26)

 

 

 

Минимальное значение

этот

период

имеет при

(1—у)у=0,25,

т. е. при у=0,5.

 

 

 

 

Постоянные регулирования Кі, Кг и Кя для первых трех спосо­

бов могут быть выбраны так же, как в § 2-3,

по условиям

(2-27) —

(2-32) с учетом допустимой частоты работы

прерывателя

Т доп и

минимальной возможной продолжительности проводящего состояния прерывателя Ха доп-

Для четвертого способа регулирования в данном случае имеется другое выражение пульсаций тока двигателя (3-25), и поэтому для удовлетворения условий (2-25) и (2-26) необходимы другие выра­ жения для выбора постоянной регулирования Кі .

Согласно (2-25) минимальное значение периода должно быть больше пли равно допустимому минимальному значению периода

7 М И П ^ Г доп,

т. е. в нашем случае

Т’мпн —

л2 ■К'Г'ХдТ’фО

или

 

К,И

т*ТІ

(3-27)

 

64хід7'ф0

Согласно второму условию (2-26) минимальная продолжитель­ ность проводящего состояния прерывателя должна быть больше

75