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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 159

Скачиваний: 1

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

5-9,а, которая составлена при допущении о том, ЧТО пульсациями падения напряжения па омическом сопро­

тивлении

Ro и

пульсациями

напряжения

на

входном

 

 

Lo Ц

конденсаторе

С

 

можно

 

 

пренебречь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ß таком случае пуль­

 

 

 

сации тока накопительной

 

 

 

индуктивности L 1

в схеме

 

 

 

на рис. 5-9,а могут

быть

 

 

 

определены

так

же,

как

 

 

 

в схеме на рис. 4-9,а, т. е.

 

 

 

согласно

(4-19)

и

(4-20)

 

 

 

(см. также рис. 4-9,6, в и

 

 

 

5-9,6 и в).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В схеме на рис. 5-9,а

 

 

 

так же как в схеме

на

 

 

 

рис. 4-9,а,

в

интервале

 

 

 

времени уТ, когда преры­

 

 

 

ватель П находится в про­

 

 

 

водящем

состоянии,

к ди­

 

 

 

оду

Д приложено

обрат­

 

 

 

ное напряжение

и

 

нако­

 

 

 

пительный

конденсатор

 

 

 

С0

разряжается

 

током

 

 

 

нагрузки

іо.

Если

прене­

 

 

 

бречь пульсациями

 

этого

 

 

 

тока, т. е. примять

г0 =/о,

 

 

 

то

пульсации

напряже­

 

 

 

ния

па

накопительном

 

 

 

конденсаторе

С0 опреде­

 

 

 

ляются такими же выра­

 

 

 

жениями

(4-21),

 

(4-22),

 

 

 

как

в

схеме

рис.

4-9,а

 

 

 

(см. также рис.

4-9,е,

г,

 

 

 

и 5-9,s, г).

 

тока

 

на­

 

 

 

 

Пульсации

 

 

 

 

грузки можно приближен­

 

 

 

но оценить на основе сле­

 

 

 

дующих допущений.

Если

 

 

 

пренебречь

пульсациями

Рис. 5-9. Расчетная схема (а) п

напряжения

на

накопи­

диаграммы

токов

и напряжении

тельном

конденсаторе

Со,

(б—б) импульсного преобразова­

то

в интервале

(1 —у)Т,

теля с параллельным накопитель­

ным конденсатором

Со.

когда через

диод Д прохо­

114

дит ток іьи к накопительной индуктивности прило­ жено отрицательное напряжение «со= Uco— Uо (рис. 5-9,6)

и ток

в

ней

уменьшается пропорционально времени

(рис. 5-9,в). Ток заряда

накопительного

конденса­

тора

С0 в этом

интервале

времени представляет

со­

бой

разность двух токов

ісо= і ы —і0. Если

прене­

бречь

пульсациями

 

этих

токов и принять, что заряд

накопительного

конденса­

тора происходит постоян­

ным

 

по

величине

током

І ы —

/ о . (рис. 5-9,в ) ,

то на­

пряжение на конденсато­

ре С0 в интервале

(1 —

—у)Т увеличивается по

прямой

(рис. 5-9,г).

 

Следовательно, в про­ межутке времени уТ/2<і < t < y T + (1—'у) 772 на­ пряжение на конденсато­ ре С0 меньше С0, к ин­ дуктивности цепи нагруз­ ки приложено отрицатель­ ное напряжение и ток г'о

вней падает. Если заме­ нить приложенное отри­ цательное напряжение uL0

вэтом промежутке времени его средним значением ДСсо/4 (рис. 5-9,г), то величина пульсаций

тока нагрузки, так же как в схеме на рис. 4-9,а, мо­ жет быть приближенно определена по выражени­ ям (4-23) и (4-24).

В схеме с последова­ тельным накопительным конденсатором (рис. 5-1,6) пульсации токов и напря­ жений могут быть найде-

г

іиа ,%

I

е) І Аи*>

исо~^о

 

Рис. 5-10. Расчетная схема (а) и диаграммы токов и напряжений (б—г) импульсного преобразова­

теля с последовательным накопи­ тельным конденсатором С0.

ш

мы по расчетной схеме на рис. 5-10,а. Эта схема состав­ лена на основе таких же допущений, что и предыдущая расчетная схема на рис. 5-9,а.

В интервале

времени уТ в этой схеме, так же как

в схемах на рис.

4-9,я, 4-10,а, и 5-9,а, к накопительной

индуктивности Li приложено постоянное входное напря­ жение U (рис. 5-10,6, в) и, следовательно, пульсации тока в ней определяются выражениями (4-19) и (4-20). В этом интервале времени накопительный конденсатор С0 разряжается током нагрузки іо (рис. 5-10,е) и, если пренебречь пульсациями тока, пульсации напряжения накопительной емкости, так же как в схемах на рис. 4-9,я, 4-10,а и 5-9,а, могут быть найдены по (4-21) и (4-22).

В интервале (1—у)Т, когда прерыватель П находит­ ся в непроводящем состоянии, ток нагрузки іо замыкает­ ся по контуру Lо—U0—Д —Lo и на основе уравнения, соответствующего этому контуру, можно показать, что пульсации тока нагрузки составляют:

Д/ 0 = ( 1 - у ) Г ^ .

(5-18)

Д-0

 

Подставляя в это выражение величину U0, согласно (5-2) получим, что пульсации тока нагрузки в относи­ тельных единицах:.

А/„* =

где гl0= Lo[Rs.

Таким образом, пульсации большинства токов и на­ пряжений в схемах с повышенным и пониженным — по­ вышенным выходным напряжением (рис. 4-9,я, 4-10,я 5-9,я и 5-10,я) определяются одинаковыми выражениями (4-19) — (4-24). Исключением являются пульсации тока нагрузки в схеме на рис. 5-10,я, которые определяются по (5-18) и (5-19).

Основной отличительной особенностью схемы с по­ следовательной емкостью (рис. 5-10,я) по сравнению со схемой с параллельной емкостью (рис. 5-9,я) является то, что выходное напряжение ііо является прерывистой функцией времени и среднее значение тока накопитель­ ной индуктивности Li равно только току источника пита­

ния,

а не сумме токов источника питания и нагрузки

/+/о,

как в схеме с параллельной емкостью (рис. 5-9,я).

В

схеме с последовательной емкостью (рис. 5-10,я)

в интервале уТ к нагрузке (к диоду Д) приложено сум-

116

марное напряжение источника питания и накопительной

емкости

iio— U+ ucQ (см.

диаграмму

т прерывистой

линией

на рис. 5-10,г), а

в интервале

(1—у) Г, когда

через диод Д проходит ток, это напряжение равно нулю. Ток г'п, потребляемый от входного фильтра, в обеих рассматриваемых схемах является прерывистым. В схе­ ме на рис. 5-9,ß в интервале уТ этот ток равен току іи,

а в схеме на рис. 5-ГО,а — сумме токов і'ы-И’о.

В некоторых практических случаях, когда допустимо прерывистое выходное напряжение, схема с последова­ тельной накопительной емкостью (рис. 5-10,а) может иметь определенные преимущества по отношению к схе­ ме с параллельной емкостью (рис. 5-9,а), так как нако­ пительная индуктивность в ней может быть рассчитана на меньший ток.

5-3. ПУЛЬСАЦИИ ВХО ДН О ГО ТО КА И НАПРЯЖЕНИЯ

Пульсации тока источника питания и напряжения на конденсаторе входного фильтра могут быть приближен­ но определены на основе выражений (2-64) и (2-69), выведенных в § 2-5. Однако в этих выражениях вместо неизменного тока нагрузки /о необходимо подставить меняющуюся величину импульса тока /ф (среднее значе­ ние за интервал времени уТ), потребляемого от вход­ ного фильтра.

В обеих рассматриваемых схемах (рис. 5-9,я и 5-10,а) это значение равно:

^ Ф

= Г ^ ; о-

(5"20)

Это можно показать

следующим

образом. В схеме

с параллельной емкостью (рис. 5-9,а)

согласно диаграм­

ме на рис. 5-9,в и (5-4) величина импульса тока, потреб­

ляемого от входного фильтра равна:

 

 

Іф — Іц = І+ /о = h l(1—у),

 

 

а в схеме с последовательной

емкостью

(рис.

5-10,а)

в соответствии с диаграммой іа на рис. 5-10,в и

(5-5) —

Лі> = Л)+ І и —Лі+у/о/(1 —у) = іоі (1—у) ■

 

Подставляя /ф в выражениях

(2-64) и

(2-69), полу-'

чаем:

 

 

(5-21)

&ис = { 1 —у)уТІф/С=уТІ0/С-,

 

А / = ( I— у ) у Р /ф /8 ІС == у T4oi8LC ,

(5-22)

117

или в относительных единицах.

 

 

Д£/с# = А(/С/(У — YTIJUC =

тГ/хс;

(5-23)

Д/, = Д ///0 = ТГ2/8ДС = ^ 2Г / 2 Т І };

(5-24)

где тc = R3C = CU(I0 и Тф — 2%УЬС.

 

 

5-4. М ЕТО Д И КА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

 

ИМ ПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

 

 

Пульсации токов и напряжений в схемах,

рассмотренных

в гл. 4

и 5, определяются одинаковыми выражениями

(4-20), (4-22)

и (4-24).

Поэтому необходимая емкость накопительного конденсатора Со, ин­ дуктивность дросселя L I и индуктивность Ln цепи нагрузки могут

быть определены так же, как показано в § -1-3. Исключением являет­ ся необходимая индуктивность цепи нагрузки L0 для схемы с по­

следовательным конденсатором (рис. 5-Ю,а), которая может быть найдена по заданному допустимому максимальному значению пуль­ саций тока нагрузки Д/омпкс. из (5-19).

Емкость конденсатора входного фильтра С и необходимую ин­ дуктивность цепи источника питания L можно определить по допу­ стимым максимальным значениям пульсаций M JCмпке. и ДЛчакс*.

которые для рассматриваемых способов регулирования существуют при у=Ѵмакс (за исключением А/манс. для второго способа регули­ рования, соответствующего режиму у=УмнП) согласно выражениям

(5-23) и (5-24).

Параметры прерывателя П и диода Д в рассматриваемых схе­ мах (рис. 5-1,а, б) могут быть выбраны на основе следующих сооб­

ражений.

В обеих рассматриваемых схемах (рис. 5-1,о, б) в интервале времени уТ, когда прерыватель П находится в проводящем состоя­ нии, к диоду Д приложено обратное напряжение и + ііго, максималь­

ное значение которого с учетом пульсаций напряжения входного и

выходного

конденсаторов

в начале интервала \ Т может

быть при­

ближенно

выражено как

U + A U c ß + U c o + ^Ucol^. В

интервале

времени (1—у) Т, когда прерыватель П находится в непроводящем

состоянии и ток проводит

диод Д , такое

же прямое

напряжение

[в конце интервала (1—у)

Т] приложено к прерывателю

П (см. так­

же диаграммы мСо на рнс.

5-9,г и 5-10,г).

 

 

Поэтому оба эти элемента необходимо

выбрать на

максималь­

ное мгновенное значение суммы входного и выходного напряжений,

которая согласно выражениям в табл. 5-1 и рис.

5-3, имеет место

при у = у м ЯКС.

прерывателя

/ п= / согласно

выражению

Среднее

значение тока

в табл. 5-1

также имеет

максимальное

значение

при

у = ума«с>

а среднее значение тока диода Д согласно схемам на рис. 5-2,а и б

равно среднему значению тока нагрузки ГоПо сравнению со схемами с повышенным напряжением (рис. 4-1,а

и б) здесь прерыватель П и диоды Д должны быть выбраны на большее напряжение (в схемах на рис. 4-1,а, б эти элементы могут

быть рассчитаны только на максимальное значение выходного на­ пряжения).

115

Смотрите также файлы