5. Усилители мощности с высокочастотным заполнением

Рассмотренные в предыдущих параграфах выходные импульсные трансформаторы имеют довольно большие габариты, массу и емкость между обмотками. Например, трансформатор коротких управляющих импульсов для тиристора Т-160 преобразователя типа ПТЦ имеет массу 220 г и размеры 55х45х50 мм. Большие габариты обусловлены сравнительно большой длительностью импульса и тем, что перемагничивание сердечника происходит по частной петле гистерезиса, при которой приращение магнитной индукции в 2,5-6 раз меньше, чем при перемагничивании по полной петле гистерезиса. Эти недостатки устраняются при использовании высокочастотного заполнения управляющего импульса. В этом случае в течение управляющего импульса на первичную обмотку выходного трансформатора подается высокочастотное (5...100 кГц) прямоугольное напряжение. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и через резистор подается на управляющий электрод и катод силового тиристора. Для этих трансформаторов обычно используются кольцевые ферритовые сердечники с наружным диаметром 12...20 мм, высотой 3...6 мм и массой 5...15 г.

Усилители с высокочастотным заполнением называют также формирователями импульсов на несущей частоте. Они требуют наличия в СИФУ от одного до 2р генераторов прямоугольного напряжения. Питание усилителей мощности выполняется по-разному. Обычно один генератор прямоугольного напряжения питает все р или 2р усилителей мощности реверсивного преобразователя. Усилитель мощности каждого тиристора имеет свой выходной трансформатор, вторичное напряжение которого выпрямляется однофазной мостовой (рис.31,а) или нулевой (рис.31,в) схемами. Поскольку ключом, подающим прямоугольное напряжение на первичную обмотку выходного трансформатора, обычно является биполярный транзистор с односторонней проводимостью, то для коммутации переменного тока нужен выпрямитель. Этот выпрямитель также может быть выполнен по мостовой схеме на четырех диодах (VD...VD4 на рис.31,а) или по нулевой схеме на двух диодах (VD1...VD2 на рис.31,в). При использовании нулевой схемы уменьшается число диодов,

но увеличивается сложность трансформатора и его габаритная мощность. На временных диаграммах (рис.31,б) показаны напряжение генератора , напряжение формирователя длительности, которое открывает транзистор, и выпрямленное вторичное напряжение на конденсаторе. После закрывания транзистора ток в первичной обмотке прекращается немедленно и энергия магнитного поля выходного трансформатора передается в цепь управляющего электрода, что несколько увеличивает длительность импульса. Однако это заметной роли не играет.

Вторым решением является использование отдельных генераторов на выходном трансформаторе для каждого тиристора. Усилитель мощности в этом случае подает прямоугольное напряжение на базы или напряжение питания на генератор только на время импульса. Генератор запускается, и вторичное напряжение после выпрямления подается на управляющий электрод тиристора. На первый взгляд кажется, что в первом случае требуется большая мощность генератора. Это не так, поскольку одновременно импульсы управления подаются не более чем на 2...4 тиристора даже в реверсивной схеме и во втором случае суммарная мощность генераторов оказывается больше. Генераторы могут быть без самовозбуждения и управляться от отдельного автогенератора (т.е. это будут инверторы). Напряжение питания подается все время, а управляющие сигналы только на время управляющего импульса.

Используется также однополярное высокочастотное заполнение с относительной продолжительностью импульсов 0,25...0,50. Это упрощает схему генератора и выпрямителя, но требует увеличения габаритов трансформатора из-за перемагничивания по частной петле гистерезиса. Должна быть увеличена и амплитуда тока управляющего электрода тиристора.