книги из ГПНТБ / Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока
.pdfО, С, ДЗ, L2, — UK, который |
характеризуется уравнениями, приведенными |
|
в табл. 4-1 для интервала tx. |
Фазовый портрет коммутационных процессов в |
|
ШИП с /вДб-цепью приведен на рис. 4-6. Сплошными линиями cdeab и |
CDEAA'B |
|
изображены предельные циклы перезаряда конденсатора в режиме холостого, хода (/„ = 0) и при нагрузке ( / н = 4,0). Штриховыми линиями показаны пе реходные фазовые траектории, соответствующие процессу возбуждения гасящего устройства на холостом ходу и процессу внезапного наброса нагрузки в предва рительно возбужденном преобразователе.
Увеличивая коэффициент затухания контура заряда D'2, М О Ж Н О ограничить максимальные координаты предельных циклов перезаряда конденсатора и
ослабить их рост с увеличением тока нагрузки._Однако при этом будет умень шаться угол действия обратного напряжения t06P — 9 на запирающемся си ловом тиристоре, а следовательно, емкость конденсатора должна быть увели чена.
При |
расчете |
|
коммутационных потерь мощности (4-10) следует выразить |
|||||||||
ток в цепи UK, |
L 2 |
(ijr,2) |
через координаты фазовой |
плоскости. На |
интервале tt |
|||||||
относительный |
ток |
в дросселе |
L2 (рис. 4-6) |
|
|
|
||||||
|
Г М = |
|
|
|
= |
УїЛ = |
У ~ Уг = |
* 4 |
9 - |
( Я , COS Ь - |
ХМ1 |
|
Ампер-секундный |
интеграл |
|
|
|
|
|
||||||
І V " = |
Р ^ Г I |
y |
^ d |
b = |
C U « R |
* [ ( c o s |
*м |
~ 0 0 3 |
*«> |
" |
|
|
|
|
- |
-Й- |
( s i n » 4 - |
sin V ) |
- |
|
( h |
~ = CUKRtFt. |
(4-15) |
||
rRt J
|
На интервале tt |
у ^ г |
= у |
= |
Rx |
sin Ь и |
|
|
|
|
|||
|
|
і |
|
|
|
тс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S W |
= |
ТГТГ1 |
I s |
i n м |
* |
= c u * * i О + c o s » « ) = CUKR1F1; |
(4-15a) |
||||
|
С учетом |
(4-15) |
|
коммутационные потери мощности |
в ШИП с. цепью /-в ) |
Д6 |
|||||||
|
|
Р ком = |
- |
^ |
|
|
|
= / С ^ к ( а д + ^ Л ) . |
(4-156) |
||||
|
Недостатком рассмотренного способа ограничения эффекта накопления яв |
||||||||||||
ляется образование |
дополнительного контура рассеяния энергии конденсатора |
||||||||||||
в |
начале |
процесса |
заряда конденсатора (интервал tt), |
когда |
диод ДЗ |
смещен |
|||||||
в |
прямом |
направлении и энергия |
потребляется от источника |
напряжения |
UK. |
||||||||
При этом увеличение максимальных положительных напряжений на конден
саторе |
Um3 |
= xm3UK, |
определяющих |
угол t„6p и коммутирующую способность |
|||||||||||
ШИП, |
с ростом тока нагрузки / н |
происходит значительно медленнее, чем |
уве |
||||||||||||
личение отрицательных |
амплитуд |
Ump |
= |
xmpUK. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Лучшие результаты |
дает |
включение |
резисторно-диодной |
цепи rit |
Д4 |
па |
||||||||
раллельно |
коммутирующему дросселю |
(рис. 4-1, а, |
б). При |
этом цепь |
рассея |
||||||||||
ния энергии образуется в конце процесса |
разряда |
конденсатора |
по контуру С, |
||||||||||||
L 1 , |
ТҐ, |
когда напряжение |
« с |
изменяет |
знак и |
|
становится |
отрицательным |
|||||||
(рис. |
4-7, |
а, б). |
заряда (tx) |
и разряда |
при ис |
|
0 (/2 -3 ) |
электромагнитные |
|||||||
|
На интервалах |
> |
|||||||||||||
процессы в схеме рис. 4-7 протекают так же, как в ШИП без дополнительных
ограничивающих цепей (табл. 4-1). На четвертом коммутационном |
интервале tt |
||||||
(рис. |
4-7, а, б) продолжается |
разряд конденсатора через дроссель |
L1 |
и парал |
|||
лельно включенный резистор |
г4 . Энергия, запасенная в дросселе |
Ы к |
моменту |
||||
изменения знака |
напряжения |
на конденсаторе, обычно близка к |
максимальной |
||||
WL2m |
= |
W 2 |
" |
|
|
|
|
|
На |
интервале tt она рассеивается в резистор но-диодной цепи |
й |
частично |
|||
передается коммутирующему конденсатору. При этом справедливы уравнения напряжений:
&і1л
i c < 0.
ri |
+ С |
d u c |
dt |
Решая эту систему, можно найти дифференциальное уравнение эквивалент ной цепи разряда на интервале tt:
|
L i C - ^ + ^ ( 1 + ^ ) ^ r + ^ ( 1 + t ) = ° - |
|
'<4-16> |
|||||||||||
Здесь |
Тц |
= |
Ljri, |
Тс = |
СгА — постоянные |
времени. |
|
|
|
|
||||
Величина rjrt |
< |
1, и ею обычно можно пренебречь. При этом после пере |
||||||||||||
хода к относительным единицам (t = |
<a01t, х = |
UQ = tic/UK, |
у |
= |
іс=*'сРі/^к) |
|||||||||
уравнение (4-16) преобразуется к виду: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
<Ри„ |
|
, du~ |
|
|
— |
|
_ |
dUf, |
|
|
|
||
|
~d^~ |
+ 2Dl~dl~ |
+ U c = |
Q' |
U c < ° ' |
|
i c = ~ d t |
~ < |
0 , |
( 4 |
" 1 6 a ) |
|||
где D\= |
1 + |
L^r^r^C)—эквивалентный |
приведенный |
коэффициент |
затуха |
|||||||||
ния контура разряда конденсатора на интервале |
tt. |
|
|
|
|
|
||||||||
Фазовые траектории предельных циклов перезаряда конденсатора в режиме |
||||||||||||||
холостого |
хода ШИП (саЬс) и под нагрузкой / „ |
= |
IHPilUK |
|
(CD А А' ВС) |
изобра |
||||||||
жены на рис. 4-7, в. При их построении |
полагалось, что L 2 |
> |
L±, |
ftj, -> |
0 и то |
|||||||||
ком в дросселе L2 |
в течение разряда конденсатора в контуре С, L I , TV |
можно |
||||||||||||
пренебречь. Начальному |
участку |
процесса разряда конденсатора |
на интервале |
|||||
t2-3 |
соответствуют |
дуги |
фазовых траекторий ab и |
АВ, разряду |
на интервале |
|||
h — дуги be |
и |
ВС. |
Процесс заряда конденсатора |
(интервал <i) |
изображается |
|||
на фазовой плоскости участками траекторий са и CD. Участки фазовых траекто |
||||||||
рий |
на всех |
интервалах |
могут быть аппроксимированы дугами окружностей |
|||||
с радиусами |
Rlt |
к2-з, |
центры которых смещены по оси х относительно со |
|||||
ответствующих фокусов Ох (х = |
1, у = 0) и О (х = |
0, у = 0) на величины Л х , |
||||||
Дг-з |
и Д4 (рис. |
4-7, в). |
|
|
|
|
||
Так как процесс заряда коммутирующего конденсатора в рассматриваемом случае не отличается от заряда на интервале / х в исходной схеме, то коммута ционные потери мощности для ШИП с цепью г4 , Д4, включенной параллельно коммутирующему дросселю, определяются по формуле (4-11 а).
Электромагнитные процессы в ШИП с коммутирующим трансформатором (рис. 4-1, б) в общем аналогичны процессам в преобразователе с последователь
ным дросселем (рис. 4-1, а). |
Отличие в том, что на интервале разряда |
конденса |
||||||
тора, кроме контура Ы, С, |
ТҐ, |
существует еще контур зарядного дросселя |
О, |
|||||
TV, |
L2, ДЗ, |
— UK, |
ток |
в |
котором |
нарастает сравнительно |
медленно |
|
(рис. |
4-8, а). |
Разряд |
конденсатора заканчивается, когда ток в тиристоре |
ТІ' |
||||
і Т 1 , = ic — i- L2 становится равным нулю. После запирания вспомогательного тиристора TV начинается заряд конденсатора по колебательному контуру О,
L I |
(wt), |
С, |
L2, ДЗ, |
— UK, |
который |
|
заканчивается в момент запирания диода |
||||
ДЗ |
при i c |
= |
iL2 |
= |
0. |
|
|
|
|
|
|
|
В ШИП с последовательной коммутацией и дополнительной обмоткой воз |
||||||||||
врата энергии в сеть UK при рассмотрении электромагнитных процессов можно |
|||||||||||
выделить |
четыре |
расчетных |
интервала (рис. 4-8, о—г). |
Первый |
коммутацион |
||||||
ный интервал |
tl t |
на протяжении которого конденсатор разряжается по контуру |
|||||||||
ТҐ, |
С, L1 (рис. 4-8, а), заканчивается в момент, когда напряжение ис стано |
||||||||||
вится равным |
(Wy/іііз) UK= |
n3UK |
и |
образуется цепь |
возврата |
э н е р г и и — U K , |
|||||
Д5, |
w3Tp, |
|
О. |
На втором интервале |
t2 |
энергия, запасенная в электромагнитном |
|||||
Рис. 4-8
поле'трансформатора, частично возвращается в питающую коммутирующее уст ройство сеть UK (рис. 4-8, б и 4-9, а, б). Возможно также включение цепи реку перации на основной источник питания U. При рассмотрении процессов на ин тервале t2 пренебрегаем потоками рассеяния трансформатора, потерями в стали, контур намагничивания выносим на зажимы конденсатора. Тогда электромаг нитные процессы в схеме (рис. 4-8, б) характеризуются уравнениями:
с |
1 |
dt |
|
|
|
|
,{>•!+h) |
+ |
n3UK, |
|
|
|
L= |
du„ |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
dt |
|
• |
) |
где |
|
|
|
|
|
|
|
«з = У п 8 |
= |
W ^ |
- |
|
Система (4-17) |
после |
|
введения |
относительных |
единиц |
(t — |
ш 0 і ' = |
tlYL\Ct |
|||||||||
и с |
— uc/UK, ic= |
icPjUK) |
|
и обозначения |
D13 |
= |
(rt |
+ |
|
/з)/(2рг ) |
|
|
преобразуется |
|||||
к |
виду: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d*u. |
+ |
1 |
du. |
+ исг = |
0, |
ис. |
- — n |
3 |
= |
—•w |
1 |
|
s |
|
(4-18) |
||
|
|
|
|
— V/, |
~ |
|
|
/w |
. |
|||||||||
|
Эквивалентный коэффициент |
затухания |
контура |
разряда |
на |
интервале t t |
||||||||||||
|
|
1 |
|
1_ |
К М ? |
|
|
|
Pi |
|
|
• > |
|
1. |
|
|
(4-19) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2D |
( ' I + г'з) |
|
2 ( г і |
+ |
|
г з) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Рис. 4-9
и процесс разряда носит апериодический характер. Это гарантирует близость максимального напряжения разряда Ump к величине nsUK (рис. 4-9, а, б, 4-10).
После того как ис вновь станет равным — nsUK, цепь рекуперации оказы вается разомкнутой, так как диод Д5 смещается в обратном направлении. Тре тий ts и четвертый <4 коммутационные интервалы протекают так же, как интер валы (Зи ttB схеме без цепи рекуперации (рис. 4-2). Уравнение для построения фазовых траекторий процесса перезаряда конденсатора в ШИП с трансформато ром возврата энергии даны в табл. 4-2.
На рис. 4-10 изображен предельный цикл перезаряда конденсатора, состоя щий из участков заряда D'E (интервал <4), разряда АВ (интервал tj), разряда с рекуперацией ВС (интервал t2) и разряда CD (интервал t3).
Заметим, что в рассматриваемой схеме на протяжении первых трех интер валов tt, t2, і3, кроме контуров разряда конденсатора, существует еще цепь дросселя L2, в которой происходит сравнительно медленное увеличение тока i j , a (рис. 4-9, а). В большинстве случаев током і/,2 на интервалах tx— t3 можно пренебречь. При этом коммутационные электромагнитные процессы заканчи
ваются за три временных интервала, соответствующих процессам |
разряда t l t |
|||||
разряда с рекуперацией t2 |
и заряда |
конденсатора t3, а линия переключения на |
||||
границе интервалов |
ta и t3, |
а также |
t3 и tx соответствует |
ис |
= * = |
0. |
Кроме того, на |
интервале рекуперации координата |
х |
достаточно близка |
|||
к — п3, и при расчете максимальных координат предельного цикла |
перезаряда |
|||||
конденсатора можно принимать на этом интервале х т — n 3 = |
const. Мгновенная |
|||||
мощность, возвращаемая источнику |
[/„, когда i'3 > 0, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Рис. |
4-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
„ |
|
_ , #/ _ ,-'„ п _ " с - " з ^ к „ |
|
_ х - п 3 . |
nsU2K |
|
|
||||||||
|
Ррек = l3UK |
= hn3UK |
= |
7- |
|
n3UK |
|
= |
|
|
~ТГ- |
|
||||
Энергия, возвращаемая |
источнику |
UK |
на интервале рекуперации |
t2, |
|
|||||||||||
|
° W = |
|
\p™*dt |
= |
f (x ~ «з) dt = |
|
и |
Л |
„ |
\ (x - |
n3) |
dt. |
(4-20) |
|||
|
|
о |
W |
> u t f |
|
|
|
|
»оі( г і + |
гз)с. |
|
|
|
|||
При аппроксимации участков фазовой траектории дугами окружностей |
||||||||||||||||
(рис. |
4-10) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рек 2 |
. |
|
f |
cos (7, - /) - |
00' |
|
- |
яз] d< |
|
|
|
|
|
|||
да |
„ = |
|
К 3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» e i (Л і + Г з ) й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
C f / 2 „ |
|
_ |
_ |
_ |
|
(4-21) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
: — |
# |
2 (sin r, — fa |
cos fj), |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2D13 |
|
|
|
|
|
|
|
j Интервал
Электромагнитные процессы в ШИП с последовательным комму
Контуры в |
Дифференциальные |
Условия существования |
схеме |
уравнения в относительных |
контура |
|
единицах |
|
|
|
|
|
|
|
d2ur |
|
|
dur |
|
|
|
= 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
С, w,Tp, |
ТІ'; |
|
— — + 2 D , |
|
|
— + u c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 |
|
df |
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
" С > - " з = _ |
W1/WS |
|
||||||||
|
|
|
|
- |
«О. |
- |
|
1 / ~ ^ Г г ' |
" |
|
р 2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
О, ТУ, L . J . , |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
дз, |
-ик |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, ш,Тр, |
ТУ; |
|
(Риг |
і |
|
|
dur |
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
"с |
< - |
"з - |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
-UK, |
|
D5, |
|
dt* |
2 D 1 3 |
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
dur |
|
— |
|
|
|||
|
WsTp, |
О; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
-. |
'Z.2P2 |
|
со„2 |
|
, |
|
|
„ |
|
|
|
п |
|
|||||||||||
|
О, ТУ, |
Lj„, |
|
~ |
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
D3, |
|
-UK- |
|
<L2 |
„ |
|
|
|
|
(Л + |
|
О |
|
|
|
|
d* |
|
|
P I |
|
|||
|
|
|
|
|
|
d J H £ |
|
|
|
dur |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С, w,Tp, |
ТУ; |
|
|
2 D , |
|
= + u |
c |
= |
° - |
|
|
|
d « c |
t c P j |
f L 2 P i |
||||||||||
3 |
|
О, ТУ, Z V J , |
|
d* a |
|
|
|
d* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
D3, |
|
-UK |
-. |
' L 2 P 3 |
" |
|
в г а |
- |
, - , |
7 „ v |
> |
|
' C |
dt |
" к |
* |
" к |
|||||||
|
|
|
|
|
' L 2 = |
|
|
|
|
Vi + |
U |
+ t |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
О, wjp. |
С, |
|
d'ur |
|
|
dur |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d u c |
|
»CPl,2 |
|
||||
4 |
|
L2r„ |
D3, |
|
|
|
|
|
|
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
^ - |
+ 2 D , 2 |
— — + u c |
|
|
|
ir |
= — _ - = |
77 |
> |
0 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
d<< |
|
|
|
d< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
dt |
|
f K |
|
|
|
П р и м е ч а н и я м . |
D^ = |
r^tfpj, |
|
|
О ц |
|
= |
|
+ |
' 3 ) / ^ ) ; |
|
£ > 1 2 |
= |
+ <" 2 )/<2P 1 2 ) |
= |
|
|||||||||
процессы на втором |
интервале рассмотрены |
|
при следующих |
допущениях: |
коэффициент |
свя |
||||||||||||||||||||
обмотки |
ш3 |
трансформатора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
г2 |
= ©оі'г — относительная |
|
продолжительность |
(угол) |
интервала |
рекупе |
|||||||||||||||||||
рации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
селе |
Диод ДЗ проводит в течение всех коммутационных интервалов. Ток в дрос |
|||||||||||||||||||||||||
L2 и источнике |
UK на интервалах tlt |
t2, |
|
ta |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Энергия, |
потребляемая |
от источника |
|
UK |
|
|
на этих |
интервалах, |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
2< |
|
|
|
|
й+й+й |
|
|
|
|
|
CU2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
«'ком 1 - 3 = |
( |
' А й |
= С ( / |
н |
|
|
j |
|
« ^ |
|
- ^ - |
( |
' х |
+ ^ + М 1 . |
( І " 2 2 ' |
|||||||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4-2 |
|
тирующим трансформатором и цепью возврата энергии в сеть |
||||
Координаты |
Уравнение |
Координаты |
Уравнение линии |
|
участка фазовой |
начальной точки |
(или условие) |
||
фазовой плоскости |
||||
траектории |
участка |
переключения |
||
|
||||
и
x = |
uc |
= |
uc/UK, |
У =~{С = ' С Р і / ^ к ' |
|||
|
t = |
u)L 1 / |
|
x = |
uc |
= |
uc/Ull, |
|
|
|
du^ |
y-.c- |
|
uK- dT |
|
|
~t = |
a>mt |
|
У = |
— |
' |
C p i |
|
1С=——, |
||
|
|
У |
к |
|
7 = |
(о„( |
|
|
uc |
= |
uc/UK, |
dy dx
- 2 D ,
dy dx
x 1
У2 0 , -
• 2 D ,
</
|
|
•* [0] = |
x w , |
|
|
x = |
0, у [0] = |
Уп = |
-7'н- |
" с = - " з = - ш і / ш з = |
|
J/ = |
0 |
= |
_ 7 |
|
= const |
|
|
w < 1 |
|
||
|
|
x [0] = |
—n3, |
p, |
|
|
|
* = |
0, |
уЮ] = уm |
= |
y„ |
|
' = 0 |
|
y = o |
|
|
|
|
|
2 D , : |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
или |
| и с | = т р = па = |
||
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
= |
const |
|
|
|
* [0] = |
— ла , |
|
|
|
|
x = |
0, |
і/ [0] = |
</№ |
• Г Г = L |
C — |
L L 2 - = ° |
|
0 = |
0 |
|
|
||||
' L 2 И = ^ 2 |
« , + 7 2 ) |
|
|
P2 |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
Юм |
|
|
|
|
|
|
|
* [0] = |
xol, |
|
|
|
|
* — 1, |
У [0] = |
УО. |
= |
|
|
x — 0 |
|
|
|
|
i r |
= |
|||
i/ = |
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
У С (L^ |
L 2 ) ; (o0 1 = |
1 / J / L J C ; e>0 2 = |
l / l / z ^ C ; Ш 0 1 2 = 1 / " | / ( L 1 + |
L 2 ) C . 2. |
Электромагнитные |
зи между |
обмотками |
трансформатора |
* с в = 1. сопротивление г1 |
обмотки |
вынесено в цепь |
На четвертом |
интервале коммутирующие цепи потребляют энергию |
|
||||||||||||
|
й |
|
|
й |
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
ком 4 = |
I |
W |
= C U |
l I |
= |
C |
F / K * 4 I |
(Л "О |
«« |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
C t / 2 / ? 4 |
(1 + cos |
Ьм) = Сс/2 к «/т з (1 + |
cos » 0 4 ) . |
(4-23) |
|||||
Общее |
потребление |
энергии |
коммутирующими |
цепями |
за |
один период |
Т |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-3 |
|
|
|
ш к о м . т = |
ш к о м 1-3 + |
w*ou |
4 - |
ш Р е к |
= |
C U K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«з |
i?2 |
(sin t2 — 1 2 |
cos у |
] , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 D |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
Если L 2 > Z-i, или диод ДЗ заменен в схеме тиристором, то потреблением энергии от источника UK на интервалах t l t t2, t3 можно пренебречь ( t ^ a -*• 0). При этом ток іц = іс в конце интервала рекуперации равен нулю (у = 0). Счи тая, что на интервале рекуперации ис — х2 = — п3, мы тем самым полагаем, что энергия поля конденсатора на этом интервале не изменяется. В этом случае вся энергия, запасенная в поле коммутирующего трансформатора к началу
образования |
контура рекуперации, на интервале t2 |
возвращается |
источнику |
|||
UK и частично рассеивается |
в активных |
сопротивлениях |
контуров |
обмоток: |
||
Средняя |
рекуперируемая |
мощность |
на интервале |
t2 |
Ррек = fCU\ (ух /2)2 . |
|
Определив среднюю мощность Р К ом . з. потребляемую от источника на интервале заряда по формуле (4-11а), можно представить среднюю мощность коммутацион ных потерь в ШИП с трансформатором возврата энергии в виде
|
Р к о м = |
Р к о м . з - |
V K = |
4 ° U bfms ~ |
|
= |
У™к( |
|
tt»a-tf/4). |
(4-24) |
||||||
где |
ух = |
IjU^Pi |
= |
Уу^р |
— ( A j - j - r t g ) 2 — относительный |
ток |
в |
первичной, |
||||||||
обмотке трансформатора в момент включения цепи возврата |
энергии — UK, |
|||||||||||||||
Д5, |
w3Tp, |
О; Ах |
к 2D1ymp |
|
— смещение центра окружности, |
аппроксимирую |
||||||||||
щей участок фазовой траектории АВ на интервале разряда |
tt |
(рис. 4-10). |
|
|||||||||||||
|
На запирающемся силовом тиристоре после включения 77' действует об |
|||||||||||||||
ратное напряжение до тех пор, пока э. д. с. 'ем |
= |
ем |
(wjw^ |
> |
U, т. е. пока |
|||||||||||
напряжение на конденсаторе не уменьшится до величины |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
( " с ) / о |
б р = |
%иІик |
= |
(«і/'»'»)*!/ = Hkv |
( Р и с -4 ' 9 > «)• |
|
• |
|
||||||
|
Угол |
действия |
обратного напряжения t^p = |
в |
(рис. 4-10) |
представляет |
||||||||||
собой центральный угол дуги АА' |
фазовой траектории на интервале t l t распо |
|||||||||||||||
ложенный |
между начальной точкой участка A (xQ1 |
— хтз, |
у г |
= |
— 7 Н ) и |
точ |
||||||||||
кой пересечения ее с прямой х= |
n2k(j =wjw2 |
U/UK = const. |
Он |
зависит от |
||||||||||||
приведенного тока |
нагрузки |
преобразователя |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Тн |
= 7 н / « 2 = / н Р і / ( n j u к ) = (w2/Wl) |
7 Н , |
|
|
|
|
|
|||||
коэффициента затухания Dt |
контура С, wxTp, |
TV и выбранной при проектиро |
||||||||||||||
вании величины n2kjj. |
Наиболее сильно йа величину |
9 влияет коэффициент на |
||||||||||||||
пряжения |
кц = |
U/UK. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассматривая фазовые траектории процессов перезар-яда (рис. 4-10), можно заметить, что введение цепи рекуперации фиксирует максимальную координату слева хтр на уровне n 3 = wjw3. Ограничение координаты хтр тем жестче, чем больше коэффициент связи коммутирующего трансформатора.
4-2. Характеристики нереверсивных ШИП
с последовательной коммутацией
Расчет выходного каскада ШИП удобно производить по характе ристикам преобразователя, которые определяются с помощью семей ства фазовых траекторий процессов перезаряда коммутирующего кон денсатора для различных значений / „ = /н Рі/і/к или аналитически (см. § 4-3). Основными зависимостями, отражающими свойства преоб разователя с последовательной коммутацией, являются следующие:
1. Характеристики относительных максимальных координат пре дельных циклов перезаряда конденсатора
*тз> хтР=ї(Г«)\ Утз> «/тр = /(7н) при D„ = const.
2. Характеристики углов действия обратного напряжения на за пирающемся силовом тиристоре в установившемся режиме работы и при внезапном изменении нагрузки от нуля до 7 Н
6=<'WO6P=/(/ ~H) при Dn = const, ku = U/UK = const;
в' = и0 1 г! обр=/(7н) при Dn = const, ka = const.
В тех случаях когда включение преобразователя в сеть должно производиться с наглухо подключенной нагрузкой, необходимо рас
полагать |
также зависимостью угла действия |
обратного |
напряжения |
в первом |
периоде, после включения 6° = 7обР |
(рис. 4-4) |
от относи |
тельного тока нагрузки / н .
Как уже отмечалось, параметры коммутирующего контура ШИП должны определяться из условия обеспечения устойчивой коммута ции:
*обр = ^обр/й>оі = *обрС Рі = ^зап^в- |
(4 -25) |
Для схем с последовательной коммутацией, где к силовому тири
стору в процессе |
запирания прикладывается обратное напряжение, |
кзяп ==; 1,1 -г- 1,15. |
Угол действия обратного напряжения 7 о б р в урав |
нении (4-25) следует принимать минимальным возможным. В системах с предварительно возбужденными коммутирующими цепями (цепь нагрузки включается после подачи напряжения на гасящее устрой ство) и медленно изменяющейся нагрузкой (TJT>>3) to6p = 9. Если в системе возможны внезапные изменения нагрузки и постоян ная времени приемника Ти равна периоду коммутации Т или меньше
его, |
то угол |
to6p = 0Н . Поскольку Pi = IHUJI„, |
то емкость комму |
||||||
тирующего |
конденсатора, |
необходимая для устойчивой |
коммутации |
||||||
в схеме, может быть представлена в виде |
|
|
|
||||||
|
|
Q |
^зап^в/н . |
1 |
кЗЛПХв1 н ^ |
|
|
(4-26) |
|
|
|
|
|
UK |
^обр |
UK |
|
|
|
|
Безразмерная емкость |
С = \/(to6pIH) |
зависит от схемы |
коммути |
|||||
рующих цепей преобразователя |
и от относительного тока |
нагрузки. |
|||||||
Зависимости |
С = / (7Н) |
и С' = 1/(6'7н) = f (Q |
при Dn |
= const, |
|||||
kv |
— const |
являются |
производными |
характеристиками |
ШИП. Они |
||||
строятся по характеристикам углов действия обратного |
напряжения |
||||||||
соответственно для установившегося режима работы и режима внезап ного изменения нагрузки преобразователя от 0 до / н . Устойчивая работа преобразователя возможна в пределах падающих или медленно возрастающих участков кривых зависимостей С = / (/„). Эти харак теристики позволяют определить возможный диапазон изменения тока нагрузки преобразователя / н и судить о перегрузочных способностях схемы. С их помощью можно рассчитать параметры коммутирующих цепей.