Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

16.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 3115 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 > Следующая >>>

Принимая во внимание, что при максимальном	токе нагрузки / н . м а К с кон
тур ускоренного разряда включаться не должен,	получим
С — ^зап^в^н. максД^	(3-110)

		Рис.	3-14
Средняя	составляющая	напряжения	на нагрузке, соответствующая интер
валу t p i = / п	(рис. 3-14, б),
	2	Т	Т \ Т	2 / „ . „ а к о /

На интервале ускоренного разряда конденсатора tfp2 = tp у образуется колебательный контур С, Tl's L2, ДЗ (Т2) и продолжается разряд'конденсатора

по цепи нагрузки (рис. 3-14, а). Процессы в схеме при этом характеризуются уравнениями:

d?ur &и„

dur

Начальные значения

переменных:

іс [0] =

/ н ,

ih [0] = 0,

ис [0] =

{ 7 С Г

Введя

относительные

единицы

"с =

"с/^

= х -

'с =

г ' с р 2 ^ =

ducjdt

y,t=

®02t,

D2 =

га/

(2p2 ),

получим:

- ^ +

2 D 2 - ^ . +

U c = _ 2 D 2 / H ,

« c = — f

< - / н = - / н Р 2 / ^ -

При достаточно малых коэффициентах затухания

контура ускоренного раз

ряда D 2 <

0,1 можно считать, что напряжение ис на

этом интервале изменяется

о т " й с [0] = ~UCI

AO~UC р р

2 ]

— ~UC1

(рис.

3-14, а).

Среднюю составляющую напряжения на нагрузке, соответствующую ин

тервалу i p 2 , определим, аппроксимируя

закон

изменения

ис

на этом

интервале

линейным:

сі

'pa

r P 2

На третьем интервале / р

3 ,

когда ток i c

станет

равным — / д

и г'і 2

0, кон

денсатор

продолжает

разряжаться

постоянным током

нагрузки.

Напряжение

на нем

изменяется

по

линейному

закону

от

величины

— 1>С1

— Ukз

<Л — Т/1

до величины и„

\L\ = — U. Учитывая, что изменение напря

жения на

конденсаторе за третий

интервал

разряда

А У С 8

= ( 1 - * в + * э 7 ' н / 7 . . - к с ) У '

и имея в виду (3-110), найдем длительность третьего интервала

САП

- l

\ -

3 +

3 T ^

)

o u u C 3

«запТв'н. макс

^рз:

Uk3

/„

1 — кя

I 1 —

— ^зап

мака

/н

Средняя составляющая напряжения на нагрузке на третьем интервале

разряда

- М

СЗ tpS

k3antB

^н. макс / J

^н. макс

н.срз-

— -

Фазовые траектории предельных циклов перезаряда конденсатора для схем с контуром ускоренного разряда (рис. 3-15), так же как траектории процесса

перезаряда для схем с простой параллельной коммутацией, имеют постоянную ширину цикла, которая не зависит от тока нагрузки (рис. 3-15, а, б),

XmZ + Xml=(UCm*	+	UCmlVU=l+k3-	(3-111)

Процесс заряда конденсатора, протекающий так же, как в схемах с простой параллельной коммутацией, на фазовой плоскости изображается полуокруж ностью АВ радиуса R3 = / т з ( = 1 + k3)/2— со смещением центра на величину

			Д 3	= Я з - 1 _ ?	R 3 L - ^ * .	(3-Ц2)
Процесс разряда коммутирующего конденсатора изображается фазовой
траекторией	в нижней		полуплоскости.
		y-i°—tr
/\0,5-			Aj	\
А 1	Xt	\ „H^«L+AP \B				x=ue
						x=ue
f i	f \	/		\I 1
		—		\I 1
		~	i	\
			Вт,*,, !

' *	1	n

Рис. 3-15

На рис. 3-16 изображены фазовые траектории процесса разряда конденса тора при трех значениях тока нагрузки / „ = 0,05; 0,2; 0,5, для двух случаев. В первом случае (сплошные линии) выбрано значение максимального относи


тельного тока нагрузки		/ в . м а	к с =	0,5, а во	втором случае (штриховые			линии)
1ц. макс — 1>0. Участок		BCD	соответствует		процессу разряда		конденсатора по
стоянным током / н	на интервале			задержки	tn = k3anxB-	(рис. 3-15, а,		3-16).
Относительное	напряжение ис			к концу	интервала	гц +	t p l

х 1 = ^ а	= А , [ ' і - = - ^ — V	(з-пз)
U	\ ' н. макс /

Оно уменьшается с ростом тока нагрузки по линейному закону. Таким об разом, точки D ( D x , D2, D3), которые соответствуют моменту образования кон тура ускоренного разряда, на фазовых траекториях для различных токов на грузки / н лежат на одной прямой BD3, отсекающей на осях х и у отрезки ОВ =•

= Xml = ka И ODs - — 7 „ . макс (РИС. 3-16).
Процесс ускоренного разряда конденсатора на интервале_гр 2 =	tp. у харак
теризуется дугой спирали DD'E с фокусом в точке х — — 021я, у =	0, аппрок

симируемой дугой окружности	радиуса J R p . Смещение центра этой окружности
относительно начала координат (рис. 3-15, а)
Д = - D a / „ +	Лр^= - £ > а / „ +	Rr	\—е~ -я£>а
			1+е	—яОа

Обычно оно достаточно мало, и при построении фазового портрета можно считать центром аппроксимирующей окружности начало координат. В этом случае угол нагрузки в схемах с задержкой включения контура ускоренного разряда (рис. 3-15, а, 3-16)

Фн = arctg — = arctg

V	7 и. иакс /

Угол нагрузки в схемах без задержки образования ускоряющего контура (рис. 3-15, б)

<рн = arctg - isL = arctg Ь. .

(3-11 За)

Рис. 3-16

Радиусы аппроксимирующих окружностей на интервале ускоренного раз ряда для рис. 3-15, а; 3-16

„	б	\	7 н . макс У
для рис. 3-15,	б

Угол действия обратного напряжения в схемах без задержки включения ускоряющего контура представляет собой центральный угол, опирающийся на дугу CD (рис. 3-15, б),

в = *обр = «>оа*обр = arctg kjln.

Для схем с задержкой образования контура ускоренного разряда эквива лентный угол действия обратного напряжения на запирающемся силовом ти ристоре

6Э = «>02 ( t n + Цг^\ = сооа^запТв + 8,

где

6 = arctg •

(3-114)

/ н

Время существования контура ускоренного разряда соответствует централь ному углу, опирающемуся на дугу DE (рис. 3-15, а) или на дугу СЕ (рис. 3-15, б), отсекаемую от аппроксимирующей окружности линией нагрузки у = — 1Н =

=const:

	7н
tp. у = dWp. у = 28 = 2 arctg	/ н .	(3-115)
tp. у = dWp. у = 28 = 2 arctg

І Щ 2

3 /

OA V v

ОЛ

0,2

0,*

0,5

1,0

1,5

Рис.

3-17

Рис.

3-18

tp. у =

<*Wp. у =

29 =

2 arctg

A3 /7H .

(3-116)

Абсцисса

точки

окончания процесса

ускоренного

разряда

7 И

(рис. 3-15, а)

х2к

— X m i = — k 3

(рис. 3-15, б).

Процесс

разряда

на третьем интервале

t p s изображается

на фазовой пло"

скости траекторией E F A (рис. 3-15, а,

б). Линия

переключения

FA,

соответст

вующая окончанию процесса

разряда,

представляет собой

прямую х =

— 1

const.

ШИП с контуром ускоренного разряда конденсатора. Три

Характеристики

максимальные координаты предельного цикла перезаряда

конденсатора

хт1

k3, xmi

= — ї й Ітз

не зависят от тока нагрузки преобразователя.

Относительная амплитуда тока разряда конденсатора

утр

на интер

вале tp2 =

Гр. у является функцией тока нагрузки

(рис. 3-16, 3-17). Обычно она

максимальна при минимальном токе нагрузки.

В ШИП с задержкой включения контура ускоренного разряда при токе на

грузки / в

/ н

. макс

контур

ускоренного разряда не образуется (траектория

BCtD3FaA

или

BCDFA

на

рис. 3-16) и

относительный

ток

разряда

утр

=^н. макс-

Характеристика угла действия обратного напряжения для преобразова телей без задержки включения ускоряющего контура (3-113а) изображена на

рис. 3-18. Для этого случая величина безразмерной емкости С зависит от отно сительного тока нагрузки, а следовательно, и от выбранного значения волнового сопротивления контура ускоренного разряда р 2 (рис. 3-18):

1	1	— = F ( / „ ) .	(3-117)
87,
	/ „ arctg (kjl„)

Ниже будет показано, что для эффективного действия контура ускоренного разряда необходимо выбирать относительный максимальный ток нагрузки пре

образователя 1„. м

а к с =

0,5 ч -

0,25

и соответственно р 2 =

(0,5 ч - 0,2) {///„. макс-

Тогда в соответствии с кривой безразмерной емкости С (/н )

при / п

0 величина

ее для преобразователей

без

задержки

включения ускоряющего контура лежит

6,0

=0,855; D,=0J05;

в пределах С]

2,0-г-3,0. В пре

образователях

задержкой

включения

tn ~ '(зап'яв

ускоряющего

контура

величина

ем

5,0\

кости,

обеспечивающая

устойчивую

1П без цвna Д7,І2

коммутацию при

/ „ =

/ н . м а к с >

опреде

ляется формулой (3-110). При этом без

размерная емкость не зависит

от

вол

нового сопротивления

р а :

С =

/ н .

3,0

J н.макс = 0,25

шИЛ

)0М_Л2,І

(3-118)

2,0

канту/

Величина

определяется

приве

денным коэффициентом контура

заряда

• н.макс

конденсатора Dx

и кратностью

макси

0,2

0Л

0,6

0,8

1,0

мального

t тока

нагрузки (рис. 3-18).

Рис.

3-19

Безразмерная

емкость,

соответствую

щая / „ =

/ н . м а к с . в ШИП с задержкой

контура

имеет ту

же величину,

что

и в

преобразователе без

ускоряющего

С\-

l/k

при D , =

0.05С | і

= 1 , 1 7 .

•'н.макс

н.макс

Таким образом, введение задержки включения контура, ускоряющего про

цесс разряда

(tn

— k3an%B),

обеспечивает

уменьшение

безразмерной

емкости,

характеризующей установленную мощность и вес коммутирующего оборудова ния, более чем в два раза.

Характерно, что в преобразователях с неизменной шириной фазовых тра екторий процесса перезаряда конденсатора коммутационные переходные про цессы при ступенчатом изменении тока нагрузки заканчиваются за время, не превышающее одного периода коммутации, если при этом не происходит срыва коммутации. Поэтому углы действия обратного напряжения и величины без

размерных емкостей	в установившемся и переходном режимах определяются
по одним и тем же характеристикам		0 = 8' = F (7Н )	и С = С = F	(7Н )	(рис.
3-18).	нерегулируемой	составляющей	напряжения	для	ШИП
Характеристика

с контуром ускоренного разряда может быть получена на основании приведенных

выше	соотношений:
A t / но = U н. ср — V =		U в.	c p l +	U я. ср2 +	UH. срЗ =
	1 +	k3	— Й 3	=	•/и.,	7„.
	1 +	k3	— Й 3	=	2£з	т. ) +
				/ и .	2£з	т. ) +
_\|_ ' Р -	У					(3-119),
т						(3-119),
т

10 Т. А. Глазенко

145

Время ускоренного заряда конденсатора согласно

(3-115)

k3 (1

Tjln.

макс)

Гр. у — Гр2 — —

arctg

Принимая

во внимание,

ш<>

'и

что

0 ) 0 2

= (СраГ1 = (

з а

п Г

в 1

я - м а к с

./ й -м а к с

и)

= •

/н. макс

&запТв /н. макс

получим

fp . у =

^р

2 ^ а п Т в 7 н . макс

a r

c t g *з С —7н/7н.макс)

^.{Щ

J и

С учетом (3-120) формула (3-119) может быть преобразована к виду:

t/н.ср — Y

(1 — ^ з ) 8

/н.макс

A t / H o - ^ :

c p ~ Y

= 2 +

2ftз

/^зап^в

2/н. макс a

r c t g

^з

/ 7

н . макс

^ =

2 -J- П —

^з)3

/н. макс _j_

/н.макс

/н

2fe3

/ н

+ ^ -

= f / / „ . м а к с

f ^ .

(3-121)

«зап^в

' н і

Анализируя полученное выражение и сравнивая его с соответствующим

уравнением для ШИП без

контура ускоренного разряда

Un.cp

— У =

(1 +

&з)8

/н.макс

^3anTef

2&з

/ н

можно заметить, что приведенная нерегулируемая составляющая выходного напряжения в преобразователях с ускоряющим контуром разряда существенно ослаблена и в меньшей степени зависит от кратности изменения тока нагрузки /н. макс//н (рис. 3-19). Для уменьшения второго и третьего слагаемых в правой части (3-121) следует величину относительного максимального тока нагрузки выбирать не превышающей 0,5—0,25. Уменьшение добротности контура за ряда конденсатора приводит к уменьшению коэффициента k3 и вызывает увели чение нерегулируемой составляющей выходного напряжения преобразователя 3-121).

3-8. ШИП с дросселем в цепи заряда и разряда

конденсатора

В ШИП с дросселем в цепи заряда и разряда конденсатора коммутирующий конденсатор С и дроссель Ы включены последовательно' в одну ветвь схемы преобразователя (рис. 2-19, a—е). В отличие от схем с простой параллельной коммутацией оба коммутирующих элемента входят как в цепь разряда, так и в цепь заряда конденсатора.


	ШИП этого типа могут иметь зависимый				контур		заряда конденсатора, об
разующийся при		включении	силового	тиристора			77 и	тиристора	Т2
(рис.	2-19, а, б), или независимый, образующийся					при включении вспомогатель
ного	тиристора	Т2 (рис.	2-19, в,	г).	В	упрощенных		схемах	этого

типа (рис. 2-19, д, е) с одним вспомогательным тиристором запирание силового тиристора Т1 осуществляется спустя полпериода с момента включения Т2. Процессы заряда и разряда конденсатора в этом случае не разделены временным интервалом.

Электромагнитные процессы во всех схемах, изображенных на рис. 2-19, а—е, протекают в основном аналогично, что обусловливает идентич ность их свойств и характеристик. Поэтому в дальнейшем подробно рассматри вается работа лишь основных схем этого типа (рис. 2-19, а, б). При этом ток в нагрузке предполагается идеально сглаженным.

Электромагнитные процессы в схеме и расчет координат предельного цикла перезаряда конденсатора. Рассматривая коммутационные электромагнитные процессы в схемах (рис. 2-19, а—е), можно выделить четыре временных интер вала, на протяжении которых структура силовой цепи преобразователя сохра няется неизменной.

Интервал заряда ta начинается в момент включения вспомогательного ти ристора Т2 или (рис. 3-20, а) тиристоров ТІ и Т2 в схемах (рис. 2-19, а, б). В схе мах рис. 2-19, а, б диод Д2 обычно заменяется тиристором Т2, который вклю чается одновременно с силовым тиристором 77. Это необходимо для того, чтобы разряд конденсатора по цепи нагрузки при включении 77 заканчивался в момент

Рис. 3-20

достижения максимального значения напряжения ис = UСт2 при i c — 0, иначе в процессе разряда ток в конденсаторе изменяет свой знак, и напряжение на нем по абсолютной величине уменьшается. Начальные напряжение и ток в конден

саторе и дросселе ис	[0] =	— Vстъ и ' с	= ^- Заряд конденсатора по цепи
ТІ, Т2, Ы, С или Т2,	L1,	С продолжается в течение полупериода собственных

колебаний контура, пока ток і'с не станет равным нулю, а напряжение ис не до стигнет величины Ucmi (рис. 3-20, а, б, 8-21, а, б). В схемах рис. 2-19, о—г напряжение ис остается равным максимальному (интервал tx на рис. 3-20, б и 3-21, б) до включения гасящего тиристора ТІ'. В схемах рис. 2-19, d, е разряд конденсатора следует непосредственно за интервалом заряда, так как диод Д2 смещается в прямом направлении в момент ic = 0. В момент включения гася щего тиристора ТҐ начинается процесс разряда конденсатора.

На первом интервале разряда t p l происходит коммутация тока с силового тиристора на гасящий TV. Ток ic возрастает в отрицательном направлении до величины тока нагрузки / „ , замыкаясь через открытый силовой тиристор Т1 (рис. 3-20, б; 3-21, б). При этом в состав контура разряда по-прежнему входят С и L1, и процессы в нем характеризуются теми же дифференциальными уравне ниями, что и на интервале заряда:

(3-122)

	dudlc >	и
Здесь
ис = х=-ис1и,	ic = y = ic?ilU;	t
PI=VL1/C,	Ш О І = 1 / K L I C ,	DX 'i/(2pi).

10*

147

Рис. 3-21

Решения системы уравнений (3-122) сучетом начальных условий для ин

тервала заряда

ис[0}

= —хтг=иСт^и,

*'с [0] =

и значений

коэффициента

* i ( * i =

О Д л

я с

х е м

на рис.

2-19, а,

в,

д; bx

1 для

схем на

рис.

2-19, б, г, е)

имеют вид:

для схем на рис. 2-19, а,

в, д;

3-20, а

х =

ис

— хтге~~°''

(cos F+

Di sin 0

— хт2]/~Х

+ D

O , ' c o s ( /

— а у ) и

— x m

# - D l

cost,

(3-123)

у = 7 C

= Arm 2 e"~D '? s!n7,

(3-124)

так

как

a y

arccos

— =

arcsin

ss 0;

для

схем

на рис.

2-19, б,

г, е; 3-21, а:

х = й с

1 — (1 - f W

e _ D l f

cos 7,

(3-125)

У = 7С

(1 +

* m 2 ) e - D ' 7 s i n 7 .

(3-126)

Процесс заряда заканчивается при у =

і'с = 0 и / =

я.

В течение первого интервала разряда

t p l

относительное время (угол) изме

няется

от

п до

я +

t p l ,

относительное

напряжение

на

конденсаторе — от

Xmi = xm2e~nDi

(в схемах рис. 2-19, а, в,

д)

или от хт1

1 +

(1 + хтг)

ё~Л°1

(в схемах рис. 2-19, б, г, е) до хх

t / c i / ^

(рис. 3-20, б; 3-21, б). Угол 7 р 1 может

быть

найден

при

решении

уравнения

У [я +1р1]

7Н

х ^ " * .

{*+7 РІ> sin (я +

/ р 1 )

(3-127)

или

y[n+~tpi]

/ „

(1 +

* m i ) e~Dl

( я +

< Р і ) sin (я +

tpl).

(3-127а)

Второй интервал разряда

tp2

начинается во всех схемах с момента

запира

ния силового тиристора 77. При этом конденсатор продолжает разряжаться

постоянным током нагрузки «'„ «			/ н - Напряжение на конденсаторе уменьшается
по линейному закону от « с [0 ] =			UC1AOUc	[tp2\	= — U (в схемах рис.		2-19, а,
в, д; 3-20, а) или до	ис [7р 2 ]	=	0 (в схемах	рис.	2-19, б, г, е;	3-21, а),	при этом
диод Д/ смещается	в прямом	направлении		(рис.	3-20, б; 3-21, б).
С этого момента начинается третий интервал					разряда tpa,	на протяжении

которого запас энергии в поле дросселя расходуется на увеличение энергии поля конденсатора. В течение этого интервала ток нагрузки замыкается через шунти

рующий диод Д1,		удерживая его в открытом состоянии. Независимо от контура
нагрузки существует цепь заряда конденсатора U,							С, L1, ТҐ	(Д2),	Д1	(в схе
мах рис. 2-19, а, в, д) или С,			L1, ТҐ (Д2),			Д1 (в схемах рис. 2-19, б,			г,	е).	Про
цесс разряда	заканчивается		в	момент	запирания		тиристора	ТҐ при		ic	= 0.
На интервале	tp3	(рис. 3^-20, б;		3-2.1, б)	процессы в контуре разряда				характери
зуются уравнениями:
		сРи„			dur
		dt*			dt	с	s'			(3-128)
										(3-128)
				duC		lcPi	n

<<< < Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 3115 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
23.10.20233.24 Mб8Гитман Г.М. Себестоимость продукции и резервы ее снижения.pdf
#
24.10.202311.62 Mб37Главинский Д.Г. Современная техника пивоваренного производства.pdf
#
23.10.202323.11 Mб4Глаголев, А. А. Щелочно-ультраосновные массивы Арбарастах и Инагли.pdf
#
22.10.202312.04 Mб14Гладышев, В. П. Аналитическая химия ртути.pdf
#
22.10.202310.97 Mб28Гладышев, Г. П. Радикальная полимеризация при глубоких степенях превращения.pdf
#
25.10.202316.4 Mб43Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока.pdf
#
22.10.202310.62 Mб30Гласкер, Дж. Анализ кристаллической структуры.pdf
#
23.10.20235.89 Mб13Глебов А.З. Организация труда электросварщиков-полуавтоматчиков.pdf
#
25.10.202317.34 Mб20Глебов А.М. Расчетные таблицы в помощь строителям.pdf
#
25.10.202314.75 Mб35Глебов Л.В. Установка и эксплуатация машин контактной сварки.pdf
#
22.10.202314.22 Mб44Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf