1.4. Статические характеристики ув

Регулировочная характеристика УВ, отражающая зависимость Uн=Uнo*cos, показана на рис.1.2. Выходные характеристики УВ показаны на рис.1.9 и имеют две явновыраженные зоны: зону непрерывных токов (знт), где характеристики идут параллельно и обладают значительной жесткостью, и зону прерывистых токов (зпт), где характеристики расположены веерообразно с различной степенью жесткости. Предпочтительной зоной работы УВ является зона непрерывных токов, поэтому стараются уменьшить величину зоны прерывистых токов за счет включения в цепь нагрузки добавочной индуктивности или скорректировать характеристики УВ в этой зоне специальными звеньями системы управления .

1.5. Динамические характеристики ув

Передаточную функцию УВ можно записать в следующем виде

-рT

W(p)=Uвых(p)/Uу(p)=K*е /(Tу*p + 1),

где К - коэффициент усиления УВ, определяемый по регулировочной характеристике, Tу - малая постоянная времени системы управления УВ, T - время запаздывания прохождения сигналов в УВ, связанное с неполной управляемостью тиристоров.

Переходная функция УВ изображена на рис.1.10.

По экспериментально определенной переходной функции можно найти все параметры передаточной функции УВ.

Достоинства УВ:

1. Высокий КПД (до 98-99%).

2. Высокая удельная мощность.

3. Естественное закрывание тиристоров.

4. Относительная простота и надежность.

Недостатки УВ:

1. Ухудшение гармонического состава питающей сети.

2. Уменьшение коэффициента мощности при увеличении угла регулирования.

3. Ограничения по быстродействию.

Область применения УВ:

1. Управляемый электропривод постоянного тока.

2. Электротехнологические установки.

3. Зарядные устройства.

2. ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ (ШИП) ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1. Принцип действия

Принцип регулирования выходного напряжения ШИП основан на периодическом замыкании и размыкании ключа К (см. рис.2.1). При этом в "классическом" ШИП период коммутации Т ключа К остается постоянным, а изменяется продолжительность подачи напряжения питания Uп.

Количественно работу ШИП удобно описывать, используя понятие скважности  :

 = tи/T = tи/(tи+tп) ,

где tи - продолжительность подачи Uп (ключ замкнут),

tп - продолжительность паузы (ключ разомкнут).

Скважность в ШИП может изменяться от 0 до 1.

2.2. Способы коммутации тиристоров в ШИП

Основную трудность при работе силовой схемы ШИП представляет запирание (коммутация) тиристоров. Существует два основных способа коммутации силовых тиристоров:

- конденсаторная коммутация (рис.2.2), когда работающий тиристор VS1 запирается встречным током предварительно заряженного конденсатора С1. Для надежного запирания тиристора должно выполняться условие Uc1>Uп. Такой способ коммутации применяется наиболее часто, т.к. устройство коммутации получается достаточно компактным и работает практически без потерь энергии.

• т рансформаторная коммутация (рис.2.3), когда работающий тиристор VS1 запирается приложенным обратным напряжением коммутации Uк, кото­рое вырабатывает узел коммутации на трансформаторе TV1. Здесь также должно выполняться условие Uк>Uп. Данный способ коммутации применяется реже вследствие повышенных потерь (т.к. в цепь основного тока тиристора включена обмотка трансформатора), но считается более надежным.

2.3. Силовые схемы ШИП

2.3.1. Последовательный ШИП с резонансной коммутацией и добавочным сопротивлением

Схема ШИП показана на рис.2.4. На схеме обозначены:

VS1 - силовой (рабочий) тиристор,

VS2 - коммутирующий (вспомогательный) тиристор,

L1,C1 - резонансная коммутирующая цепочка,

VD1,VD2 - диоды обратного тока (обратные диоды), служащие для возврата избыточной реактивной мощности к источнику питания Uп,

VD3 - диод реактивной мощности, служащий для замыкания тока нагрузки во время паузы работы ШИП,

Rд - добавочное сопротивление, обеспечивающее требуемую полярность коммутирующему конденсатору С1,

Zн - нагрузка.

Схема работает следующим образом. Импульсом управления включается рабочий тиристор VS1 и к нагрузке Z1 прикладывается напряжение источника питания Uп. Через включенный тиристор VS1, коммутирующий дроссель L1 и добавочное сопротивление Rд конденсатор С1 заряжается в указанной полярности. Для закрытия тиристора VS1 импульсом управления включается коммутирующий тиристор VS2, при этом конденсатор С1 разряжается и встречным током запирает тиристор VS1, а после перезаряда конденсатора в обратную полярность запирается и тиристор VS2. Резонансная коммутирующая цепочка C1,L1 обеспечивает условие Uc1>Uп.

Достоинства схемы:

- простота алгоритма управления (не имеет значения, на какой из тиристоров придет первый импульс управления при включении схемы),

- надежность в работе.

Недостатки схемы:

снижение КПД из-за наличия в схеме добавочного сопротивления Rд,

- ограничение быстродействия (частоты работы) ШИП вследствие сравнительно медленного заряда С1.