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

шем случае после подобного преобразования можно получить из

(3-81):

пульсациями напряжения и наоборот, а вместо постоянной времени тс поставить r L (табл. 3-5).

Поэтому в нашем случае действительна также сравнительная оценка выражений, полученных классическим путем и методом эквивалентного интеграла, показанная па рис. 2-22 и 2-23, и, сле­ довательно, вывод о том, что если относительные пульсации тока и напряжения не должны превысить величину 0 ,2 , то для расчета

параметров выходного фильтра могут быть применены приближенные выражения, полученные методом эквивалентного интеграла.

пренебречь, может быть предложен следующий порядок расчета:

по заданному значению допустимых пульсаций напряжения па конденсаторе выходного фильтра согласно (3-82) определяется про­ изведение Z-oCo (при этом могут быть использованы также кривые на рис. 2 -2 1 );

по заданному значению допустимых пульсаций тока дросселя

фильтра Д /х,оім пкс * н найденному Шфо= 1 /^ДоСо из (3-80) вычис­

ляется необходимая индуктивность фильтра L0;

емкость конденсатора фильтра определяется как С0 =ДоСо/іо. Параметры прерывателя П и диодов разряда ДО в импульсных

преобразователях с выходным индуктивно-емкостным фильтром мо­ гут быть выбраны, в основном, по таким же соображениям, что и для импульсных преобразователей, рассмотренных в предыдущей главе. Некоторая особенность здесь заключается в том, что комму­ тирующая емкость прерывателя П должна быть рассчитана для запи­

рания максимальных мгновенных значений тока дросселя выходного фильтра, т. е. / ьо + ~Д~&Іьо, а не максимального значении тока на­

грузки Іо+ ~ 2 Д /о, как в гл. 2.

Приведенный в данной главе анализ основных характеристик импульсных преобразователен с выходным индуктивно-емкостным фильтром позволяет сформулировать некоторые выводы:

1. Импульсные преобразователи с выходным индуктивно-емко­ стным фильтром могут быть осуществлены по схемам с параллель­ ным (рис. 3-1,а) или последовательным сглаживающим конденсато­

для обеих рассматриваемых схем одинаковы и совпадают с соот­ ветствующими характеристиками импульсных преобразователей без выходного индуктивно-емкостного фильтра.

3. Пульсации тока дросселя и напряжения на конденсаторе выходного фильтра, а также тока нагрузки в схемах с параллель­ ным или последовательным сглаживающим конденсатором (рис. 3-1,о, 1-15,п) определяются одинаковыми выражениями (3-19) — (3-21).

4. Пульсации тока и напряжения выходного н входного фильтров импульсных преобразователей с пониженным выходным напряжени­ ем соответствуют условиям дуальности, и поэтому расчетные выра­

5. При принятых допущениях относительные величины пульса­ ций тока дросселя выходного фильтра не зависят от величины емко­ сти этого фильтра (3-19) и обратно пропорциональны эквивалентной постоянной времени дросселя ті, = /-о/Лэ = Ь<Л/Н. Относительные ве­ личины пульсаций напряжения па конденсаторе выходного фильтра не зависят от величины входного напряжения U и тока нагрузки / о. Эти пульсации обратно пропорциональны произведению L0C0 вы­

ходного фильтра.

6 . Максимальные значения пульсаций тока нагрузки, напряже­

затель у. меньше минимального коэффициента заполнения умин, то

для обеспечения минимальных пульсаций токов и напряжений на выходе преобразователя может быть рекомендован первый и чет­ вертый способы регулирования.

Если X больше умпн, но меньше

ношение пульсаций точа дросселя выходного фильтра при первом и четвертом способах регулирования увеличивается пропорционально х, отношение пульсаций напряжения на сглаживающем конденсаторе

87

Г л а в а ч е т в ё р т а я

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПОВЫШЕННЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Как было отмечено в гл. 3, стабилизация напряжения на нагрузке, в частности, на тяговых двигателях электро­ подвижного состава постоянного тока может быть осу­ ществлена, если номинальное напряжение нагрузки вы­ бирается меньшим, чем напряжение источника питания. Однако при этом в ряде практических случаев для многодвлгательного тягового электропривода необходимо установить большее число параллельно работающих прерывателей и, следовательно, иметь большее количест­ во тиристоров и диодов, чем при более высоком выход­ ном напряжении.

Поэтому в этой и последующей главах рассмотрены импульсные преобразователи, позволяющие осуществлять стабилизацию повышенного выходного напряжения. В данной главе рассмотрены импульсные преобразова­ тели, позволяющие регулировать выходное напряжение вверх от уровня входного напряжения. Для этого основ­ ные элементы импульсного преобразователя (прерыва­ тель и вентили разряда) должны быть соединены по другой схеме. В гл. 5 проанализированы импульсные преобразователи, которые дают возможность плавно регулировать выходное напряжение как ниже, так и вы­ ше уровня входного напряжения (без переключения схе­ мы) .

Получаемый при этом эффект улучшения тяговых свойств электротранспортных средств, которые в усло­ виях эксплуатации часто вынуждены работать при пони­ женном напряжении, рассмотрен в [Л. 21]. В этой работе проанализирована возможность улучшения скоростных и разгонных характеристик тягового электропривода при питании его от источника неограниченной и ограничен­ ной мощности (контактной сети и аккумуляторной бата­ реи). Показано также, что при питании тягового привода от источника ограниченной мощности регулирование вы­ ходного напряжения импульсного преобразователя в диа­ пазоне ниже напряжения источника питания целесооб­ разно осуществлять при постоянстве тока нагрузки (тяговых двигателей), а в диапазоне выше напряжения источника питания —при постоянстве тока источника питания.

88

Следует также отметить, что использование импульс­ ных преобразователей с повышенным выходным напря­ жением в некоторых случаях может оказаться целесо­ образным на аккумуляторных электротранспортных средствах по тем соображениям, что применение аккуму­ ляторной батареи меньшего напряжения дает определен­ ные преимущества по габаритам и весу.

Регулирование выходного напряжения импульсного преобразователя выше уровня входного напряжения мо­ жет быть_ осуществлено при помощи схем, где накопи­ тельная емкость Со включена параллельно нагрузке (рис. 4-1,а) пли последовательно с нагрузкой и источни­ ком питания (рис. 4-1,6).

4-1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

На базе основных положений (§ 1-3) схемы на рис. 4-1,а, б могут быть приведены к общей расчетной схеме заме­

стоянии, через него протекает ток со средним значением Іпо = 1 = 1ы, а к диодам Д приложено напряжение со средним значением £/до=Со. В интервале (1—у) Т, когда прерыватель Я «разомкнут», через диод Д протекает ток

ны следующие выражения токов, напряжений и сопро­ тивлений эквивалентной схемы:

Основное отличие между схемами с параллельным и с последовательным накопительным конденсатором за­ ключается в том, что в первой схеме (рис. 4-1,а) среднее значение напряжения на накопительном конденсаторе равно выходному напряжению Uq0=Uq=UI(I—у), а во

89

второй схеме (рис. 4-1,6) это напряжение равно средне­ му значению напряжения на диоде разряда и Со=ил= = yUo=Uy/(\—у). Как -следует из схемы замещения, напряжение на диоде разряда (падение напряжения на Рд) является разностью между выходным и входным на-

6)

в)

Рис. 4-1. Принципиальные схемы импульсных преоб­ разователей с повышенным выходным напряжением.

а — схема с параллельным конденсатором С0; б — схема с последовательным конденсатором С0; в — соответствующие обеим схемам расчетные диаграммы токов и напряжений прерывателя Я и диода Д.

пряжениями и л=исй—Ий—U, и поэтому последователь­ ный накопительный конденсатор (рис. 4-1,6) может быть выбран на меньшее напряжение, чем параллельный

(рис. 4-1,а).

Из схемы замещения (рис. 4-2) на основе законов Кирхгофа может быть получен ряд выражений для опре­ деления средних значений токов и напряжений по задан-

90 ■

ным величинам входной э. д. с. Е и выходного тока /а. Эти выражения сведены в табл. 4-1.

В табл. 4-1 также приведены значения, которые рас­ сматриваемые величины имеют при -у’ = 0; 0,5; 1,0, а так­ же в случаях, когда одно из омических сопротивлений R и Ro или оба сопротивления равны нулю.

Если, так же как в § 2-1, обозначить падение напря­ жения на сопротивлении цепи нагрузки Ra через URо = = /о/?о'и падение напряжения на сопротивлении источни-

/= Е> рд

Рис. 4-2. Расчетная схема замещения для средних значении токов и напряжений импульсного пре­ образователя с повышенным выходным напряже­ нием.

и э. д. с. источника питания Е, то выражения в табл. 4-1 в относительных единицах могут быть преобразованы к следующему виду:

При этом необходимо отметить, что величиной R з схемах на рис. 4-1,а, б и 4-2 должны быть учтены так­ же омические сопротивления дросселей L и L^. Как пока­ зывают экспериментальные исследования эти сопротив-

91