2.Способы регулирования напряжения импульсных преобразователей

Если пренебречь коммутационными процессами, то пре­рыватель в приведенных схемах имеет два состояния: проводящее (режим импульса) и непроводящее (режим паузы).Рис3.

При анализе импульсных преобразователей целесооб­разно использовать так называемый коэффициент заполнения импульсного цикла

у= К_А/Т

Продолжительность этих режимов может быть обо­значена соответственно через уТ и

(1- у)Т , а про­должительность импульсного цикла (или период) как Т.

(в ряде работ этот коэффициент называется также скважностью).

В таком случае продолжительность проводящего со­стояния прерывателя равна уТ, а продолжительность паузы (1—у)Т (рис. 3).

В процессе регулирова­ния выходного напряжения импульсного преобразовате­ля, т. е. напряжения, при­кладываемого к двигателям, коэффициент заполнения у изменяется от определенной минимальной величины У мин до максимального значения У макс. Отношение макси­мальной величины коэффициента заполнения к мини­мальной может быть названо диапазоном регулирова­ния среднего значения напряжения на нагрузке

Ν= Умакс/ У мин

В процессе регулирования может быть изменен так­же период импульсного цикла Т. Зависимость периода Т от коэффициента заполнения у определяет способ ре­гулирования.

Теоретически может быть много способов регулиро­вания, так как в зависимости от конкретных требова­ний может быть задана любая функция T=f(y).

Наи­более простыми из них являются следующие способы регулиро­вания:

1) с постоянной продолжительностью периода T= Const

2) с постоянной продолжительностью импульса у T= Const

3) с постоянной продолжительностью паузы (1—Y)T = Const

Могут быть применены также такие способы регулирования, при которых пульсации выходного или входного тока или напряжения поддерживаются постоянными.

Среднее значение напряжения на выходе преобразователя является функцией коэффициента заполнения и входного напряжения. Для импульсных преобразова­телей с пониженным выходным напряжением эта зависимость может быть выражена как

Uo=yU,

а для преобразователей с повышенным выходным на­пряжением— как

Uo=

Во всех рассмотренных в этой лекции импульсных преобразователях имеется два характерных элемента—• прерыватель ИР и диод ДО, режимы работы которых находятся в определенной зависимости. Когда прерыватель ИР находится в проводящем состоя­нии, к диоду ДО приложено обратное напряжение и, наоборот, когда прерыватель находится в непроводя­щем состоянии, через диод ДО протекает ток нагрузки.

3. Схемы тиристорных прерывателей

На данном этапе развития силовой полупроводниковой техники наи­более перспективным видом прерывателей средней и большой мощ­ности можно считать прерыватели, созданные на основе IGBT-транзисторов и тиристоров.

IGBT-транзисторы являются полностью управляемые приборы и для реализации импульсных регуляторов пригодны схемы вентильного электропривода рассмотренные для полностью управляемых приборов рис 2. Для импульсных регуляторов с тиристорными исполнительными устройствами требуются узлы коммутации поскольку для запирания тиристоров необходимо снизить их прямой ток ниже определенного удерживающего значения. Принудительное запирание силовых тиристоров прерывателя может быть реализовано весьма разнообразно. Рассмотрим наиболее характерные схемы тиристорных прерывателей.

Управление тиристорными прерывателями в пределах одного импульсного цикла обычно осуществляется одним или двумя сигналами (импульсами) управления. В зависимости от этого соот­ветствующие тиристорные прерыватели могут быть названы однооперационными и двухоперационными.

К первым в течении импульсного цикла подается только сигнал отпирания главных тиристоров, а их запирание осуществляется вслед­ствие возникающего колебательного процесса в соответствующем индуктивно-емкостном контуре «гашения». Рис 4.

Рис.4

Эти прерыватели могут быть названы также прерывателями с самозапиранием или прерыва­телями с естественной коммутацией (хотя под понятием «естествен­ная коммутация» обычно понимают коммутацию под действием пере­менной э. д. с., которая в данном случае отсутствует).

Рассмотрим основные схемы однооперационных прерывателей на рис. 4. Во всех этих схемах после подачи отпирающего сигнала на главный тиристор VT происходит процесс заряда — разряда или двой­ного перезаряда коммутирующего конденсатора, в конечной стадии которого к главному тиристору VT прикладывается обратное напря­жение и его запирающие свойства восстанавливаются.

В схеме на рис.4 после отпирания тиристора VT к нагрузке прикладывается напряжение, протекание тока в диоде Д прекра­щается и происходит перезаряд конденсатора С по цепи Vdk—Lк — Cк. Через тиристор VT протекает импульс тока нагрузки и полу­синусоида перезарядного тока. Разряд кон­денсатора С происходит по цепи Ск — Lk. Для указанных регуляторов всегда должно выполняться условие

T_обр ≥ T_выкл

При невыполнении этого условия происходит срыв коммутации тиристора, резкое и неуправляемое нарастание напряжения на нагрузке и аварийное отключение электропривода

Недостатком этой схемы можно считать то, что силовой тиристор загружен как током нагрузки так и током перезаряда, что снижает коэффициент использования тиристора по току.

В прерывателях второго вида запирание основных тиристоров осуществляется после подачи второго сигнала управления для отпи­рания вспомогательного тиристора, который подключает соответст­вующую цепь запирания. рис 5.

Рис.5

Рассмотрим основные схемы двухоперационных прерывателей на рис. 5. Во всех этих схемах необходим подготовительный заряд коммутирующего конденсатора, который осуществляется подачей импульса управления на коммутирующий тиристор. В результате осуществляется заряд конденсатора по цепи Ск-Lk-VTk После подачи отпирающего сигнала на главный тиристор Т1 происходит процесс перезаряда коммутирующего конденсатора. Для запирания главного тиристора подается импульс управления на коммутирующий тиристор, конденсатор разряжается через обратный диод в результате к главному тиристору 77 прикладывается обратное напря­жение, равное прямому падению напряжения на диоде и его запирающие свойства восстанавливаются. Можно видеть, что здесь длительность проводящего состояния главного тиристора не зависит от периода колебаний коммутирующей цепи и может регулироваться моментом подачи импульса на коммутирующий тиристор