Файл: Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 1
На рис. 2-3 показаны внешние характеристики пре образователя в относительных единицах при разных у. Из них следует, что наиболее мягкие внешние характе ристики импульсный преобразователь имеет при боль ших коэффициентах заполнения, когда определенному току нагрузки /о соответствует большее значение тока источника питания и, следовательно, большее значение падения напряжения mIR на омическом сопротивлении
источника питания. |
,■ |
В некоторых случаях |
при питании от аккумулятор |
ной батареи с незначительной индуктивностью импульс ные преобразователи могут работать и без входного индуктивно-емкостного фильтра. При этом от акку
муляторной батареи потребляется |
прерывистый |
(им- |
||||||||
|
|
|
пульсный) ток и, как |
|||||||
|
|
|
показано в [Л. 75], увели |
|||||||
|
|
|
чивается |
нагрев |
батареи. |
|||||
|
|
|
В |
таком |
случае |
учет |
||||
|
|
|
падения |
напряжения на |
||||||
|
|
|
омическом сопротивлении |
|||||||
|
|
|
источника питания услож |
|||||||
|
|
|
няется, |
особенно если к |
||||||
|
|
|
одной |
батарее подключе |
||||||
|
|
|
но несколько |
параллель |
||||||
|
|
|
но работающих |
преобра |
||||||
|
|
|
зователей. |
Этот |
случай |
|||||
|
|
|
исследован в [Л. 16], где |
|||||||
|
|
|
составлен |
необходимый |
||||||
|
|
|
алгоритм для |
проведения |
||||||
|
|
|
расчетов на цифровых вы- |
|||||||
|
|
|
числительных машинах. |
|||||||
|
|
|
При этом, кроме омиче |
|||||||
|
|
|
ского |
сопротивления |
ис |
|||||
|
|
|
точника питания и на |
|||||||
|
|
|
грузки, учтено также |
па |
||||||
|
|
|
дение напряжения и экви- |
|||||||
|
|
|
вал ентное |
оопротивление |
||||||
|
|
|
силовых |
тиристоров |
пре |
|||||
|
|
|
рывателя и вентилей раз |
|||||||
|
*) |
|
ряда. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-2. ПУЛЬСАЦИИ ВЫХОДНОГО |
||||||||
Рис. 2-4. |
Расчетная |
схема (а) и |
||||||||
ТОКА |
|
|
|
|
|
|
||||
основные |
диаграммы |
напряжении |
Пульсации |
выходного то |
||||||
и тока (б, в) для |
определения |
|||||||||
пульсаций |
выходного |
тока. |
ка импульсного |
преобра |
38
зователя (тока нагрузки /'0) можно приближенно оценить по расчетной схеме на рис. 2-4,а. Эта схема составлена на основе допущений о том, что пульсациями входного напряжения можно пренебречь, т. е. u —U, и что паде ние напряжения на омическом сопротивлении цепи на грузки может быть заменено ее средним значением, т. е. ioRo=loRo, и выходное напряжение u0==U0 — IoRa+E0 так же не имеет пульсаций.
В интервале времени уТ, когда прерыватель П на ходится в проводящем состоянии, к индуктивности Ln приложена разность входного и выходного напряжений (см. контур U—П—Lo— Uo— U на рис. 2-4,«)
L0 —U0. (2-13)
Как видно из этого уравнения, производная тока на грузки является постоянной величиной и может быть заменена отношением конечных приращений тока и вре мени, т. е. отношением АІоІуТ. Следовательно,
|
|
А70 = '(Г |
|
■ |
|
(2-14) |
Принимая |
во |
внимание, что |
согласно |
рис. |
2-1,6 |
|
и (1-33) |
|
U0 = yU, |
|
|
|
(2-15) |
|
|
|
|
|
||
пульсации тока нагрузки могут быть выражены как |
||||||
|
|
А/0= (1—y)yTU/L0, |
|
(2-16) |
||
или в относительных единицах как |
|
|
|
|||
АѴ = 4 ^ |
= |
(1 -Т )Т 7 ’7 ^ |
= |
( 1 - Т ) Т - ^ . |
(2-17) |
|
ч |
|
1о^о |
|
|
7„0 |
|
где |
tlo= L0//?3 и R3 = |
U[Ib. |
|
|
||
|
|
|
2-3. СРАВНЕНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ВЫХОДНОГО ТОКА
ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Рассмотрим зависимости пульсаций тока нагрузки от коэффициента заполнения при допущении о том, что прерыватель может работать с любой частотой и что продолжительность импульса выходного на пряжения может быть бесконечно малой. Прерыватель, обладающий таким« качествами, может быть назван идеальным 'прерывателем.
Допустим также, что в диапазоне регулирования от у МПп До Умакс пульсации тока нагрузки не должны превысить определенную величину Годоц.. -
39
о
Относительная величина пульсаций тока двигателя
Способ регулирования |
Текущее значение |
||
1. Г « Я» |
A / o i* = ( 1- Y ) Y ^ - ( 2- 17' ) |
||
2. |
= К г |
A / o 3 « = ( l - Y ) ^ - |
(2-17” ) |
|
|
XL0 |
|
|
|
TS |
|
3. |
(1 — у ) Т = К 3 |
A7o3* = Y“ |
(2-17"') |
Максимальное значение |
|
|
|
JS |
|
А70імакс*— |
(2 35) |
|
А/огмакс*1^ ! |
Ymhh) |
(2-36) |
^•^озмакс* “ |
Тмакс Т |
(2-37) |
|
т о |
|
4. Д /0* = К * |
Ql* == ^4 |
04МВЦС* = |
04* = ^ 4 (2-38) |
П р и м е ч а н и е. тг = -4 ^
L*
Т а б л и ц а 2 - 2
Выходная сглаживающая индуктивность
/Сг7/ |
|
|
|
||
— 4 / |
Д / |
|
|
|
(2-57) |
оау оімакс* |
|
||||
г |
|
|
к |
г и |
|
L o — ( 1 — Ymhh) |
/ |
д / |
|
(2-58) |
|
|
|
' |
оау огмакс* |
|
|
г |
/ |
|
/ с 3£/ |
(2-59) |
|
— Ѵманс |
|
д / |
|
||
|
' |
оа / озмакс* |
|
А о Х І - Ь ш н ) ^ T T jT ■ (2-61) 1 0а / 04*
Для первого способа регулирования (см. § 1-2) с постоянной продолжительностью периода Т=К\ максимальная величина пуль
саций Д/омакс<. = Д/одоп. имеет место при 7= 0,5, так как из |
|
||||||||
|
|
|
dâf„ |
|
'LO ' — 2уа |
L0■ = |
|
|
|
|
|
|
d-i |
|
0 |
|
|
||
следует, |
что коэффициент |
заполнения, |
при |
котором имеет |
место |
||||
максимум функции (2-17), |
у а = |
|
|
|
|
||||
=0,5. Необходимая 'Продолжитель |
Ado# |
N |
А |
|
|||||
ность |
периода может |
быть |
оп-ре- 0,20 |
/ |
|||||
делена |
на основе |
(2-17) |
после под |
|
|
||||
становки |
Т —Кі\ |
у — Ча, |
Д /о .= |
|
1- |
|
Л з |
||
— Д/одо |
|
|
|
0,1В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д/ одод*ьь0
Кі = ( Т ^ Ш Г (2-і8)
При втором способе регулиро вания с постоянной продолжи
тельностью |
имшульса |
выходного |
|||
напряжения |
максимальное |
значе |
|||
ние |
пульсации |
тока |
согласно |
||
(2-17) |
имеют при |
у = у Мпв |
и про |
должительность импульса Кг мо
жет быть найдена из (2-17) путем
подстановки (1—у)Т=Кз, |
Д /о .= |
||
=Д7одоп* и 7=7»,пн. |
|
|
|
Следовательно, |
|
|
|
7С2=Д7одод*Ті,о/(1— умпв)- |
(2-19) |
||
Для третьего способа регули |
|||
рования с |
постоянной |
продолжи |
|
тельностью |
паузы |
(1—у ) Т = К і |
|
максимальная величина пульсаций |
тока согласно (2-17) имеет место при у = у Маис и, следовательно, необходимая продолжительность паіузы может быть определена из
(2-17) путем подстановки |
(1— |
•—у) Т= Кз Д /о .= /о д о п . |
и у = |
= Умакс |
|
Дз = Д/од оп*Xы>ІУмакс- |
(2.20) |
|
/ |
\ |
0,08°-п / |
\ |
|
ОМ |
/ |
\ |
О |
|
V |
0,2 |
0,4- О,В 0,8 1,0 |
Рис. 2-5. Зависимость относи тельных величин пульсаций то
ка нагрузки |
от коэффициента |
|
заполнения |
импульсного |
цикла |
идеального |
прерывателя при |
|
Д7доп.=0,2, тlo= 5 мс, |
укяя“3 |
|
—0,05 и Ѵманс=0,95. |
|
При четвертом способе регу |
|
|
|||
лирования с постоянной величиной |
|
|
|||
пульсаций тока Д /п„= Д /о д о п * = Д 4 |
|
|
|||
зависимость периода Т от коэффи |
|
|
|||
циента |
заполнения |
у |
согласно |
О |
0,2 0,0 0,6 0.8 W |
(2-17) может быть выражена как |
|||||
|
Г = Д іТі ,о/і(і1—у)у- |
(2-21) |
Рис. 2-6. Зависимость периода |
||
|
|
|
|
импульсного цикла от коэффи |
|
Для предыдущих трех спосо |
циента заполнения при услови |
||||
бов эта |
зависимость |
выражается |
ях рис. |
2-5. |
41
соответственно как
Т=Кі\ |
(2-22) |
T —Kzly, |
(2-23) |
Г = К з /(1 —у). |
(2-24) |
Путем подстановки (2-21) — (2-24) в (2-17) |
можно получить со |
ответствующие выражения для определения текущих значений пуль сации тока при разных способах регулирования. Эти выражения све дены в табл. 2-2.
В качестве примера определим зависимость пульсации тока дви гателя A/о., периода Т п частоты f от коэффициента заполнения у
применительно к конкретному случаю, когда допустимы пульсации
|
|
|
|
|
|
|
тока двигателя А/оДоп. = 0,2, тьо= |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= 5 |
мс |
(например, при £ = 4 000 |
В; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
/ о = 200 |
А; |
Lo=llOO |
мГ) |
и |
пределы |
||||
|
|
|
|
|
|
|
регулирования заданы |
от |
у Мин= |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
= 0,05 |
до |
ѵ»чиіс=0,95. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Резіульті1рующие |
раочетные |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
кривые |
|
зависимостей А/о„, Т |
и / |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
от |
у для |
четырех рассмотренных |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
способов |
регулирования |
показаны |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
на рис. 2-5—2-7 кривыми |
1— 4. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Как |
следует, в частности, |
из |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
рис. 2-5, для идеального прерыва |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
теля, способного работать с любой |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
частотой |
и любой |
продолжитель |
|||||||
О |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
0,8 |
W |
ностью 'проводящего состояния пре |
|||||||||
|
рывателя, -все способы регулиро |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Рис. 2-7. Зависимость |
частоты |
вания могут быть .признаны прак |
||||||||||||||
тически |
равноценными!. |
Различие |
||||||||||||||
работы прерывателя |
от коэф |
|||||||||||||||
между |
ними состоит лишь в том, |
|||||||||||||||
фициента заполнения при усло |
||||||||||||||||
что імаіюотмалыгое значение пульса |
||||||||||||||||
виях рис. 2-5. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
ций имеет место при разных .коэф |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
го способа |
при |
у=0,5, |
для |
|
фициентах заполнения (для перво |
|||||||||||
второго — при |
у=Ѵміш, |
для третьего — |
||||||||||||||
при |
у = у Маис, а |
Для |
четвертого — во |
всем |
диапазоне изменения у). |
|||||||||||
|
Однако |
этот |
вывод |
не |
может быть распространен на |
большин |
ство реальных прерывателей, рабочая частота и минимальная про должительность проводящего состояния которых ограничены.
Так, рабочая частота широко применяемых тиристоров ТЛ по данным каталогов не должна превышать 500 Гц, однако в рассмо тренном примере, где постоянные регулирования К), /<2, Кз выбраны
только из условия обеспечения пульсаций тока меньше заданной ве личины Д/одоп», рабочая частота прерывателя при втором и третьем способах регулирования достигает 900 Гц (рис. 2-7).
Кроме того, для третьего способа регулирования при у=умі,п продолжительность минимального импульса выходного напряжения
согласно (2-24) должна |
быть |
|
|
|
|
К г |
„ г 1 , 0 6 - І О |
' 3 |
|
Ym u H ^ ---- Ym UU [ |
___ Ym IIU ---- |
I ___0 0 |
5 |
---- ^ 6 MKC, |
что также не всегда может быть осуществлено, так как время вы ключения тех же тиристоров в нагретом состоянии может превышать
42