Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
16.4 Mб
Скачать

Начальные

условия

и значение коэффициента

Ь3:

 

 

 

 

 

 

й с [ 0 ] = - 1 , 7 С [ 0 ] = - 7 Н , 6 3 = - 1

 

 

 

(для схем рис. 2-19, а, в, д; 3-20, о);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

« с [ 0 ] =

0, 7 С [0] = - 7 н ,

6 3

= 0

 

 

 

(для

схем

рис. 2-19, б, г,

е; 3-21, а)

 

 

 

 

 

 

Решения системы (3-128) с учетом начальных условий для схем рис. 2-19, а,

в, д

имеют вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u c = x =

_

( l +THe~D,tsint),

 

 

 

(3-129)

 

;»С =

# = — М /

 

l +

D2e-Ditsin(t

 

 

+ at)

«

/ H e _ D " cos t.

(3-130)

 

о

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

а, =

arcsin

 

 

 

ж — .

 

 

 

 

 

 

 

Для

схем

рис. 2-19, б,

г,

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

Zc = —/He-Dlisinl,

 

 

 

(3-131)

 

 

у = Тс = — 7Н

У

1 +

D 2 e - r > » r c o s ( 7 + а( -) и — 7 H e _ D ' 7

cos 7,

(3-132)

где

щ =

arccos

*

 

ж 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ l ,

+

Dч2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительное

время t p s

находится

из уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-,

 

—DJ,

 

= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч У = - / „

^ і Г р 3 с о 5 7 р 3

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 =

я/2.

 

 

 

(3-133)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В квазиустановившемся режиме работы схемы напряжение к концу интер­

вала tp3

достигает начального значения

— £/стгТаким образом, на основании

уравнений (3-129), (3-133) для схем рис. 2-19, а, в, д можно найти

 

 

 

 

 

 

* ад = - 0 + 7 „ е - ° ' я / 2 ) =

т,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хш2=

 

1 +

7 н е - а

д 2 =

Fx

(/„);

 

(3-134)

 

 

 

 

 

 

 

хтх =

W

 

n

D l

=

F i (7B ) е- nDK

 

(3- 134а)

 

Для

схем рис. 3-19, в, г,

е соответственно получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хтг

= 7не-Р*п2;

 

 

 

(3-135)

 

 

 

хті =

1 +

(1 +

/ н е - ° » я ; 2 )

в "п Г > ' =

1 + Fj. (7Н )Є - Я І 5

' .

(3-136)

 

Относительное напряжение к моменту начала интервала восстановления

тиристора

ис

[7 р 1 ] = хх

может

быть определено

из уравнений

(3-123)

и (3-134)

для схем рис. 2-19, а, в, д или из уравнений (3-125) и (3-134а) для схем рис. 2-19, б,

г,

е,

если осуществить

подстановку

t — л + 7р 1 :

 

для схем

рис. 2-19, а,

в, д

 

 

н

=

ёГСх -

(1 + V - D

, n / 2 )

* ~ D l ( я + 7

р і ) cos 7p

p l -

 

 

 

 

 

 

*

Fi UH) ft3e_Dl'pl cos 7p i = Axi; (З-137)

для схем

рис. 2-19, б,

г,

е

 

 

 

Xt = - J J — =

1 + U + /Н Є

1

J Є

Р

'COS Грі =

 

 

 

=

1 + М Л і ) * з Є

D ^ p l c o s F p l = 1 + Д ^ .

(З-137a)

Относительное время первого интервала разряда 1 находится соответст-

венно^из уравнений (3-127), (3-134) и

(3-127а),

(3-135). Для всех схем этого

типа tpi

одинаково и может быть рассчитано из трансцендентного

уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

Sin

Грі :

/ н

 

 

 

 

(3-138)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^1

(/н)

 

 

 

 

Связь между относительным током нагрузки

/ н

и углом Грі

может

быть

найдена,

если

задаться

углом

<рі

и

 

 

 

 

 

 

 

рассчитать соответствующее

ему

значе­

1 2і

 

 

 

 

 

 

ние тока

/ н :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л I ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

sin

tpie

1

v

P x /

 

 

 

0,8'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

fpie

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2?,=0,05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3-139)

0,6 <

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

F

(tpl)

 

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривые

зависимостей

Грі, Дхі

=

0.1\

 

 

 

 

 

= / (7Н)

для Di — 0,05

приведены

на

 

 

 

 

 

 

рис. 3-22. Формулы

(3-134) —

(3-136)

 

 

 

 

 

 

In

показывают,

что предельные напряже­

 

 

 

 

 

 

ния на конденсаторе Ucmi и Vcm% 0

 

0,5

1,0

1,5-

2.0

2,5

увеличиваются с ростом тока

нагрузки.

 

 

 

Рис.

3-22

 

 

Таким образом,

рассматриваемой

схеме

 

 

 

 

 

ШИП свойственно

явление накопления

тока

/ „ ,

проявляющееся

тем сильнее,

энергии

в поле конденсатора с ростом

чем больше волновое

сопротивление

контура

р г .

 

 

 

 

 

Фазовый портрет коммутационных электромагнитных процессов. Фазовый портрет коммутационных электромагнитных процессов представляет собой совокупность фазовых траекторий предельных циклов перезаряда конденса­ тора, соответствующих различным значениям относительного тока нагрузки преобразователя (рис. 3-23). Процесс заряда (интервал f3 ) изображается дугой АВ фазовой траектории, которая при малых занчениях Di > 0,2 хорошо аппрок­ симируется полуокружностью радиуса.

Я з = * m i + * m a = (! + Т я Г о ^ )

1_+е —nD 1 _ F П \ 1

(3-140)

2

2

 

 

Смещение центра аппроксимирующей окружности по оси абсцисс в отри­ цательном направлении относительно фокуса О

l-k3

(3-141)

 

Линия переключения для интервала заряда совпадает с осью абсцисс. Пер­ вый интервал разряда коммутирующего конденсатора на фазовой плоскости

соответствует участку ВС, который аппроксимируется дугой окружности ра­ диуса

д р = * m i + * m i e - * P = 0 5 ( 1 + 7 H e _ D l № 2 ) g - * D , (, + е - я О . ) =

= 0 > 5 F 1 ( 7 H ) f e 3 ( l + * 3 )

(3-142)

с центром, смещенным относительно фокуса (начало координат О) на величину

Д ; = 0,5 (1 + 7„e-D^2)

k3 (1 - k3).

(3-143)

 

 

 

 

 

Рис. 3-23

 

 

 

 

 

 

 

Линия

переключения, соответствующая

концу интервала t p l ,

представляет

собой линию нагрузки у =

7Н

= —

= const. Абсциссы

точек

С,

Clt

С2

на фазовых траекториях равны относительному напряжению на конденсаторе

в момент коммутации хх

=

UcJU

(рис. 3-23).

нагрузки с

силового

 

В течение интервала

t p l

происходит коммутации тока

тиристора

Т1 на вспомогательный. Длительность первого

интервала

разряда

t p l ,

пропорциональная углу 7 р 1 >

возрастает

с увеличением

тока нагрузки

пре­

образователя (рис. 3-23).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разряд конденсатора постоянным.током

на втором интервале tp2

на фазовой

плоскости

изображается

линией,

параллельной оси абсцисс, у = — 7Н

=

const

(участок СЕ на рис. 3-23). Момент окончания второго интервала соответствует точке пересечения фазовой траектории с линией переключения х = — 1, 0 = = const (точка Е на рис. 3-23). На участке CD процесса разряда постоянным то­ ком на запирающемся тиристоре действует обратное напряжение.

Третий интервал разряда

конденсатора изображается дугой

окружности

ЕА с радиусом

 

 

Я р =

- ^ ( е ° ^ 2 + е - ° ' я 2 ) .

(3-144)

центр которой смещен относительно фокуса О' (у = 0, х = — 1,0) на величину

д; =

_

( 3 . 1 4 5 )

Формулы (3-144), (3-145) получены из уравнений, соответствующих построе­ ниям на рис. 3-23:

7 „ + д ; 3 = < . д р + 7 н е - ^ / 2 = * ; .

Циклы перезаряда Л 1 В 1 С 1 0 1 Я 1 , . . . , ABCDE соответствуют работе пре­ образователя в установившемся режиме с постоянным током нагрузки. При внезапном изменении нагрузки преобразователя на интервале t3 или tt от 7Н ^ до / Н 2 процесс разряда на первом интервале происходит по переходной фазовой траектории £|С2 . Относительное напряжение х — ис к моменту коммутации в этом случае уменьшается, x t < Xj, так как длительность интервала tp l воз­ растает с увеличением тока нагрузки. Величина х [ определяется как абсцисса точки пересечения аппроксимирующей окружности на интервале < р 1 , соответст­ вующей начальному относительному току / н 1 , с линией нагрузки у = 7 Н 2 =

=const.

Фазовый портрет, изображенный на рис. 3-23, справедлив для всех схем рис. 2-19. Однако для схем второй группы (рис. 2-19, б, г, е) начало координат фазовой плоскости сдвигается относительно точки О. влево по оси абсцисс на величину х = 1 (точка О' на рис. 3-23). Полученные соотношения показывают, что ширина цикла перезаряда конденсатора в ШИП с LjC-последовательной коммутирующей цепью для всех схем этого типа одинакова:

Xmi + Хт* = (1 +'іяЄ~°іП'2)

{l+e~

n D l ) = Ft (7H ) (1 + k3).

(3-146)

Она растет с увеличением тока нагрузки преобразователя тем в большей степени, чем меньше приведенный коэффициент затухания контура переза­

ряда Dx.

Основные характеристики ШИП легко могут быть определены, если по­ строен фазовый портрет коммутационных процессов. Для построения фазового портрета необходимо, пользуясь соотношениями (3-140) — (3-145), рассчитать радиусы и смещения центров аппроксимирующих окружностей для различных коммутационных интервалов. Характер истики предельных координат цикла перезаряда конденсатора хт1, хт2 = / (/н ) при Dx = const линейны (рис. 3-24) Угол действия обратного напряжения на запирающемся тиристоре в установив­ шемся режиме

CAUri

Ах,

 

0 = <обР = Шоі'обр = ©от — — —

= -у- •

(3-147)

Характеристика в = / (/м ) при Dt = const имеет резко падающий харак­ тер. Жесткость угловой характеристики существенно зависит от коэффициента затухания Dx (рис. 3-24). Характеристики угла действия обратного напряже­ ния для режима внезапного увеличения нагрузки от начального значения Тн\ до величины 7 я ц

б' - °>оі'обР = Д*У7н и ==/ (7н и) и D i = c o n s t

имеют еще меньшую жесткость, которая также зависит от коэффициента D x (рис. 3-25, а, б). Кроме того, форма характеристик 9' = / ( / H i i ) зависит также

от относительного начального тока нагрузки / „ і .

Характеристики безразмерной емкости позволяют установить возможную область изменений относительных токов нагрузки и выбрать параметры комму­ тирующих цепей преобразователя. Величина безразмерной емкости характери­ зует коммутирующую способность и установленную мощность элементов гася­ щего устройства:

 

 

С =

 

=

-4- .

(3-148)

 

 

 

(I„/U)k3anrB

 

е/н

 

 

Здесь принято 0 = ю 0 1 ,

t o 6 p =

a01kaanxB.

 

 

Учитывая, что емкость конденсатора должна быть достаточной для обеспе­

чения

надежной коммутации

максимального

тока нагрузки,

получим:

Л,

Г 6,0

 

 

 

 

 

О

а)

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

г,5\

 

 

 

 

 

 

-5,0

 

 

 

 

 

2,6

}

 

 

 

 

 

- V

 

 

 

 

 

\\

 

 

 

 

%S

 

\\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0-щ

0f\Г 7.0

 

 

~>ъ,=а,05

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"її"*"

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

 

О

0,5

1,0

1,5

2,0

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3-24

 

 

 

 

 

 

 

 

для

схем

рис.

2-19, а, в,

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С =

^зап^в^н. макс

(3-149)

 

для

схем

рис.

2-19; б,

г,

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

=

^ з а п т в / н . мак

(3-150)

 

Принимая во внимание (3-149) или (3-150), формулу безразмерной емкости

можно представить

в виде:

д для схем рис. 2-19, б, г,

е

 

для схем рис. 2-19, а,

в,

 

 

 

 

 

 

С =

/ н м

а к

с

(3-151)

 

 

 

 

 

 

 

 

Хл

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

' Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

=

1

^н.

макс

(3-152)

 

 

 

 

 

 

« 1 — 1

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, при 1Н= 1И.макс безразмерная емкость обратно пропор* циональна величине относительного изменения напряжения на конденсаторе Д£/сі в интервал разряда tpi.

Заметим, что для простейших схем с параллельной коммутацией, в которых предельные напряжения на конденсаторе не зависят от тока нагрузки,

 

С =

1 / е - я ° »

= l/k3 = const.

 

(3-153)

Подставляя выражения для хх

(3-137),

(3-137а) в формулы

(3-151) (3-152),

получим для всех схем с последовательной

коммутирующей Z^C-цепью

уравне­

ние характеристики безразмерной

емкости:

 

 

 

С =

 

J

 

= - ! _ = * /

(7В ).

(3-154)

1 +

/ н е

) е

к

Р cos tpi

 

 

Безразмерная емкость для схем ШИП, обладающих свойством накопления

энергии в элементах коммутирующих цепей, является функцией

относительного

тока нагрузки / „ . При

проектировании коммутирующих цепей

их параметры

должны быть выбраны таким образом, чтобы рабочая точка, соответствующая максимальному току нагрузки, располагалась на характеристике безразмерной

емкости в зоне, достаточно близкой

к

точке

минимума.

Круто

возрастающая

ветвь

характеристики

безразмерной

 

емкости

является

нерабочим

участком

(рис.

3-24). Выбрав рабочую точку на

характеристике С f (Гя)

и

определив

.макс. можно найти

относительное

напряжение хх, емкость С (3-149, 3-150) и

рациональную величину волнового сопротивления контура перезаряда конден­ сатора

 

Pi = 7 — - — ^ н . макс-

(3-155)

 

 

' и. маке

 

 

Рабочий диапазон

относительных

токов

нагрузки / н существенно

зависит,

от коэффициента затухания контура Dx.

С повышением коэффициента затухания

Dx допустимый максимальный

ток нагрузки

уменьшается. Так, при Dx

= 0,1

^н. макс = 0,6, а при Dx

= 0,05

/ н . м а к с = 1.5

(рис. 3-24). Если в преобразова­

теле возможны внезапные перегрузки, то для выбора рабочей области относи­ тельных токов нагрузки следует пользоваться характеристиками 0' = / (7Н )

и с' = f (7H ii) (рис. 3-25). Обеспечить определенную допустимую кратность перегрузок по току в преобразователях этого типа удается лишь при выборе достаточно малых начальных значений относительного тока 7 H i < 0,1-ь 0,25 и при высоких добротностях контура перезаряда конденсатора (Dx < 0,05). Таким образом, схемы с последовательной коммутирующей LiC-цепью обладают неудовлетворительной перегрузочной способностью, особенно при внезапных увеличениях тока нагрузки.

Внешняя характеристика преобразователя аналогична соответствующей характеристике для схем с простой параллельной коммутацией. Нерегулируе­ мая составляющая выходного напряжения преобразователя обусловлена допол­ нительной энергией, сообщаемой приемнику от источника питания на интервале коммутации тока tpx, и энергией, поступающей от элементов коммутирующего контура на интервале разряда постоянным током / р 2 (рис. 3-21, в). Относитель­ ная нерегулируемая составляющая среднего напряжения на нагрузке

 

 

Д(7Н 0

= A t / H , / l / =

tvX/T

+ t^UcAlT)

= Д^ної + Л£7н02.

(3-156)

где

Д £ / С 2

=

— изменение

напряжения ис

на интервале

разряда

tp2 по­

стоянным

током

/ н .

 

 

 

 

 

тока

Согласно рис. 3-23 и формуле (3-142) время первого интервала (коммутации

нагрузки)

 

 

 

 

 

 

 

 

< й =

- L arcsin -Ц-

=

— arcsin

Щ-

.

(3-157)

 

Время разряда конденсатора постоянным током нагрузки с

учетом

формул

(3-137), (3-137а), (3-154)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для схем

рис. 2-19 а, в, д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< Р 2

=

CU

 

 

 

' CU

+

Д^і):

 

 

 

(3-158)

 

 

 

 

 

— ( 1 + ^ і )

= ~

( 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для схем

рис. 2-19,

б,

г, е

 

 

 

CU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CU

 

 

 

 

Л*і)-

 

 

 

 

(3-158а)

 

 

 

 

 

'Р2 •

* і =

— ( 1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' н

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.

Изменение напряжения на конденсаторе за интервал

t p i

для всех схем

2-19:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AUC2

=u[l

 

+

Fx (7Н ) к ^ - ° 1 * Р 1

cos / р 1

] = ( / ( !

+

А ^ ) ,

(3-159)

 

 

 

AUoz

= AUe

 

(1 +

AXlf

=

/

(1 +

А ^ ) а -

(3-159а)

 

 

 

 

U

 

277„

 

 

^

 

 

2со0 1

 

/ н

 

 

 

 

На основании выражений (3-156), (3-157), (3-159а) нерегулируемую состав­

ляющую среднего напряжения на нагрузке можно представить в виде

 

Д(7н0 = AUnoi

+ AUaoi

=

arcsin -

 

 

2 / н

 

 

• + (1 +

AJCi)' .

(3-160)

Fx

( / J k3(l

+

k3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/н

 

на

Второе слагаемое в формуле (3-160) обычно оказывает решающее влияние

форму

внешней

характеристики:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AV

н02 :

f

(1 +

AXl)*

 

1

fCrH

(1 +

A % ) 2

 

f c

 

(1 +

A * i ) 2

 

 

 

 

«01

2/„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ н

(3-160а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если считать Ді/Н ог

2> Аі/Н оі> т

о

приближенное

уравнение внешней

харак­

теристики

ШИП будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<VH. ср = V +

 

ТС

(1 + A * i ) 2

 

 

 

 

(3-161)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

/ „

 

 

 

 

 

 

 

Сравнивая полученное выражение внешней характеристики с аналогичным выражением для ШИП с простой параллельной коммутацией (3-76) и учитывая, что k3 = 0,75 ч - 0,9; AXl = 1,0 ч - 1,3; а величина емкости С и Тс для рассмат­ риваемых схем в І/Д*! раз меньше, можно утверждать, что нерегулируемая составляющая выходного напряжения для ШИП с последовательной коммути­ рующей LjC-цепью несколько больше. Можно преобразовать уравнение нере­ гулируемой составляющей выходного напряжения, если учесть, что

 

При

этом

//(Ом =

Срі/Т = £

з а п т в / н . макс/(ГДдГі).

 

(3-162)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AU,

_

I V ср — Т

 

 

 

 

 

2/н

+

 

 

 

 

 

AXl

 

arcsin - Fx (/„) k3 (l + k3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ •L . < L + A * > ' l e i f ( / - ,

Ci ^з)-

(3-163)

 

 

 

 

 

 

2

 

/ „

 

 

 

 

На рис. 3-26 приведены вспомогательные кривые для расчета второго сла­

гаемого

нерегулируемой

 

составляющей

выходного напряжения Д(/Н о2-

Харак­

тер зависимости

AUH02

=

/ (/н )

близок

к гиперболическому. Суммарное отно­

сительное время

разряда

конденсатора

 

 

 

 

 

 

2*р = tpl +

F p 2

+ tp3

* tpl

+

і ± Д £ ї - + 4 - =

F(7„).

(3-164)

 

Здесь

 

 

2 / н

 

 

 

' p i -

 

arcsin •

 

 

 

 

(/в)'*, (1 +

*a)

'

 

 

 

Ft

Axt

= Fx (/„) e — D i ( " + ' P j ) c o s

tpl;

Axx =

xt для схем

рис.

2-19, а, в, д; Д*і = хх

1 для схем рис. 2-19, б,

г,

е.

 

 

 

Относительное время разряда 2 tp уменьшается с ростом тока нагрузки по закону, близкому к линейному (рис. 3-24). Таким образом, диапазон регулиро­ вания выходного напряжения для рассматриваемой группы схем ШИП ограничен теми же факторами: предельными возможными значениями у и ростом относи­ тельной нерегулируемой составляющей выходного напряжения по мере умень­ шения тока нагрузки.

Ах,

• 40

I "

¥30

2,0

20

 

 

 

 

 

 

j » _

 

 

 

 

 

 

і,

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

10

 

 

--0,05

•^0,05^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,fi

 

 

Т* J », г»

 

О

0,2

0,4

0,8

1,0

1,2

1,4

 

 

 

 

Рис.

3-26

 

 

 

Условия работы

и установленные мощности

полупроводниковых приборов

в ШИП с последовательной коммутирующей І І С - Ц Є П Ь Ю . Рассматриваемой группе схем (рис. 2-19, ае) свойственно явление накопления энергии в элементах коммутирующих цепей, приводящее к расширению предельных циклов переза­ ряда конденсатора с ростом тока нагрузки преобразователя. Поэтому расчет токов и напряжений во всех приборах ШИП следует выполнять для режима максимальной возможной нагрузки преобразователя. Как и для схем с простой параллельной коммутацией, токи в полупроводниковых приборах удобно выра­ зить через ток нагрузки и ток заряда коммутирующего конденсатора. Макси­

мальное и среднее

значения

тока

заряда конденсатора

соответственно

равны

/ т з

= / т з !

L =

(, +

л-»*»)

1±Ь

Я.,

-

 

 

 

 

Pi

 

 

2

Pi

 

 

з. с Р

=

=

^ -

0 +

7 н е - а д 2 )

(1 +

*з).

 

Принимая во внимание формулы (3-149), (3-150) и (3-137), (3-137а), послед­

нюю формулу можно преобразовать к виду:

 

 

 

 

in

- f h

т

( l + f e з ) ( l + ^ н в - D ' , l , 2 ) ,

 

 

1 f t

' С з. ср

— /«запТв

 

 

 

' ' н . м а к с

( о - l o o )

Ахг

 

Эффективный

ток заряда

конденсатора

 

,

/ т з і /

Із

л'Сз.

ср / и -, // " г,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ с з.ср = &ф. зі С з. ср-

(3-166)

В отличие от схем с простой параллельной коммутацией максимальные на­ пряжения на тиристорах в ШИП с последовательной коммутирующей LtC- цепью могут превысить напряжение питающей сети (см. осциллограммы на рис. 3-21, 6-е).

Основные расчетные соотношения, необходимые для выбора полупроводни­ ковых приборов, приведенные в табл. 3-2, справедливы для. всех схем ШИП (рис. 2-19, а—е) при одновременном отпирании тиристоров Т%,н,Т1. Если для расширения диапазона регулирования в схемах рис. 2-19, в, г тиристор Т2 вклю­ чается до отпирания силового тиристора в интервал t3 (см. штриховые линии

на

рис. 3-21, б, д,-ё),

то максимальное

прямое

напряжение

на ТҐ возрастает»

на

величину U,

 

 

 

 

 

 

 

^ Г Г п р = [ ( 1 + / > - ! ° ' Я / 2 ) « - Я О ' + 1 ] ^ .

 

и установленная относительная

мощность запирающего тиристора ТҐ

 

Srr =

^ Г / ' " Р

/ Г Г С Р

=

^ j ^

- IFi (7я) * , +

П.

 

 

U la

 

 

 

Сравнивая данные табл. 2-2 и 2-3, можно заметить, что установленная мощ­ ность полупроводниковых приборов для рассматриваемой группы схем выше, чем для схем с простой параллельной коммутацией. Она увеличивается с ростом'

максимального тока нагрузки преобразователя / н . м а к с - Скорости нарастания токов во всех тиристорах ШИП (кроме скорости из­

менения прямого тока силового тиристора) ограничены индуктивностью L l t включенной последовательно с коммутирующей емкостью. Напряжения же на тиристорах Т1 и ТҐ из-за отсутствия индуктивности в силовой цепи изменяются скачком (рис. 3-21, в, д). Это приводит к необходимости включения вспомога­ тельных резисторно-диодно-конденсаторных цепочек, ограничивающих ско­ рости нарастания прямого напряжения.

3-9. ШИП с дросселем в цепи заряда и разряда конденсатора

и обратным диодом

Для расширения диапазона регулирования напряжения и повы­ шения возможной частоты переключения схемы ШИП с параллель­ ной коммутацией и последовательной £хС-цепью дополняются обрат­ ным диодом, шунтирующим силовой тиристор (штриховые цепочки на рис. 2-19, аё). При этом на интервале разряда конденсатора об­ разуется ускоряющий процесс колебательный контур, замыкающийся помимо цепи нагрузки. Длительность интервала разряда конденсатора по цепи нагрузки существенно сокращается, а следовательно, ослаб­ ляется взаимное влияние рабочих и коммутационных электромагнит­ ных процессов.

Электромагнитные процессы в ШИП с обратным диодом на всех расчетных интервалах, кроме интервала разряда конденсатора, про­ текают аналогично процессам в схемах рис. 2-19, а—е без диода ДЗ.

Схемы

Полупроводниковый

прибор

Режим

Средний ток

Эффективный ток

Максимальный ток

Максимальное прямое напряжение

Максимальное обрат­ ное напряжение

Относительная уста­ новленная мощность

Сл

.(О

Рис. 2-19, а, б (зависимый контур заряда)

Т1

ТУ

Г2

 

 

 

'

=

'макс

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

/

 

7 Сз . ср

\

 

 

 

 

7 С з . ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

/

 

/ С з - с Р

 

7 Сз . эф

,

і

/ 7 С з . ср.

' н

і /

'

+

2

 

 

 

+

'5

Ф

 

У

 

 

 

 

' н

 

 

"

| /

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Н

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

^

( 7 „ ) * з С / =

 

 

 

 

 

U А XI

 

 

 

 

 

7 н е - 0 ' я / 2 а =

 

 

Vма кс

4- .

7

Сз. ср

 

 

 

 

 

 

 

 

і

——

 

 

 

 

н

Н

 

-

7 С з . ср

*ф. з 7 Сз . ср

7 т з

"Л (7„)

V -

=Xm2U

Fl ( 7 н ) k S U =

=xmiu

, і ( 7 н ) і с р .

Н

Таблица 3-2

Д/

'~* 'мин

7 н 0 'мин ' ^pi ~~ 'рз)

 

 

 

7 н

 

 

 

 

 

-

 

 

£/

(1

-t Д * i

) =

U(l

+

( 1

'мин

{рі

~ *рг)

х

 

 

X ( 1

+ Д хх )

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ