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

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

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 UПLo— 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

14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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