17. Принцип действия реверсивного мостового преобразователя с широтно-импульсным управлением (симметричная коммутация)
Реверсивный преобразователь с ШИУ выполняется по мостовой схеме c 4-мя ключами VT1- VT4. При R-L нагрузке в силовую схему преобразователя вводится мост возвратных или обратных диодов VD1-VD4 и конденсатор фильтра Cф.
Рисунок 73 – Схема реверсивного преобразователя с ШИУ
Назначение:
Преобразование входного постоянного неизменного по амплитуде напряжения в постоянное регулируемое по амплитуде напряжение с возможностью изменения полярности напряжения на нагрузке.
Реверсивный преобразователь или ШИУ предназначен для преобразования постоянного неизменного по величине входного напряжения в постоянное регулируемое напряжение на нагрузке с возможностью изменения полярности.
В зависимости от способа коммутации ключей преобразователя различают следующие виды коммутации:
диагональную;
симметричную;
несимметричную.
Симметричная коммутация.
При симметричной коммутации попеременно попарно ключи VT1, VT4 и VT2, VT3. Если напряжение управления равно нулю, то транзисторы коммутируются со скважностью равной 0,5, на нагрузке Е=0. При открывании ключей VT1 и VT4 к нагрузке прикладывается напряжение Uпит.
Рисунок 74 – Напряжение, прикладываемое к VT1 и VT4
1) 0<t<t3
На этом интервале открываются VT1, VT4,напряжение прикладывается к нагрузке.
Энергия
от источника питания часть преобразуется
в тепловую, а часть накапливается в
электромагнитном поле индуктивности
L.
el
направлена
встречно с напряжением питания. В момент
времени равный нулю ключи VT1
и VT4
закрываются и на базы VT2,
VT3
подаются открывающие импульсы. Однако
из-за действия ЭДС самоиндукции,
поменявшей свой знак, транзисторы VT2,
VT3
не откроются, а откроются диоды VD2
и VD3
и энергия, запасенная в поле индуктивности
начинает возвращаться в источник
питания по цепи VD2-C-VD3-Rt-VD2.Если в течении времени t0<t<Tk ток в нагрузке не снизится до нуля, то открывание транзисторов VT2, VT3 вообще не произойдет, поскольку по диодам VD2 и VD3 протекает ток в прямом для них направлении и они поддерживают потенциал эмиттера транзисторов VT2, VT3 выше, чем потенциал коллектора. На этом интервале нагрузка подключена к источнику питания с отрицательной полярностью.
Если в какой-то момент времени ток спадет до нуля, то диоды VD2 и VD3 закроются и откроются транзисторы VT2, VT3, на базе которых еще раньше были поданы открывающие импульсы. Под действием приложенного через них к нагрузке напряжения питания с обратной полярностью по нагрузке начет протекать ток в обратном направлении.
Рисунок 75 – Симметричная коммутация
В момент времени t=Tк подаются открывающие импульсы на VT1 и VT4, а ключи VT2, VT3 – закрываются. Однако VT1 и VT4 не откроются из-за действия ЭДС самоиндукции и ток по нагрузке будет протекать в обратном направлении через открывшиеся диоды VD1 и VD4. При этом к нагрузке будет приложено напряжение положительной полярности. Отдача энергии в источник питания будет происходить до тех пор, пока Е не спадет до нуля. В момент времени t2 диоды VD1 и VD4 закрываются и открываются транзисторы VT1 и VT4.При таком способе коммутации ключей форма напряжения на нагрузке имеет вид двух полярных импульсов, постоянная составляющая тока однако в отличие от диагональной коммутации при симметричной коммутации отсутствует режим прерывистого тока.
Форма напряжения на нагрузке двухполярная. Постоянная составляющая ЭДС: Е=Uп(2γ-1).