Все лекции по ЭУиСТ ЭПУ РЭС / 10- ЭПУ РЭС (КСН-ШИР)

Тема: Принцип ключевого (импульсного) регулирования

U_Н = const 

S = S₁ = S₂= … = S_i = [ U_{ВХ i} ∙ t_{И i} ] = const

За каждый такт регулирования порция энергии (площадь импульса), которую ключ отправляет в нагрузку, есть величина постоянная

t_П

К_З = 1 – ——

Т_ПР

1. Широтно-импульсное регулирование (ШИР)

Т_ПР = const   ШИР

 (t_И , t_П) = var

2. Релейное регулирование

t_П = const   РР

 (t_И , Т_ПР) = var

Тема: Компенсационный стабилизатор с

широтно- импульсным регулированием (KCH с ШИР 2-го рода)

1.(U_ГЛИН)

Функциональные элементы, которые содержатся в канале обратной связи линейного компенсационного стабилизатора (датчик, источник опорного напряжения, схема сравнения, УПТ) и обеспечивают управление, содержатся в составе структуры любого стабилизатора

РЭ – регулирующий элемент. Это исполнительный орган ключевого стабилизатора, выполняющий две функции:

- дискретизация входного нестабилизированного напряжения с периодом переключения. Форма напряжения после ключа – импульсы, амплитуда которых определяется водным напряжением;

- отработка дестабилизирующего фактора в соответствии с принципом регулирования

СФ обеспечивает преобразование импульсов с выхода РЭ в постоянное напряжение

ГТИ обеспечивает постоянство периода переключения

ГПН – генератор пилообразного напряжения. В настоящее время используемая форма это равнобедренный треугольник. Требования к линейности пилообразного напряжения чрезвычайно высоки. При невыполнении требования линейности возможны недокомпенсацияя или перекомпенсация. Обе они ведут к неустойчивости в работе стабилизатора

× - перемножитель (компаратор). Это устройство с двумя входами и одним выходом. На один вход подаётся переменное напряжение пилообразной формы. На второй вход подаётся после УПТ медленно (в сравнении с периодом переключения) меняющееся напряжение управления, несущее информацию о дестабилизирующем факторе. На выходе перемножимтеля формируются импульсы управления РЭ одинаковой амплитуды, длительность которых пропорциональна дестабилизирующему фактору

Перемножитель и ГЛИН в рамках периода переключения это широтно-импульсный модулятор

Задача ШИМ-модулятора однозначно преобразовать информацию о дестабилизирующем факторе, поступающую в виде напряжения в импульсы, длительность которых пропорциональна дестабилизирующему фактору

Принцип регулирования КСН ШИМ 2-го рода

Δ t_И = F ^ЛИН ( ± Δ U_ВХ , ± Δ I_Н , …… )

T_ПР= const

Изменение длительности импульса при постоянстве периода переключения есть линейная функция дестабилизирующего фактора

Компенсационный стабилизатор с широтно- импульсным регулированием (KCH с ШИР 1-го рода)

Принцип регулирования КСН ШИМ 1-го рода

U_Н = const

T_ПР=var, t_И =var, t_П = var

• В структуре этого стабилизатора содержится управляемый мультивибратор (УМ) и вторй ИОН2. УМ:

- во- первых, задаёт период переключения силового транзистора РЭ;

- во-вторых, реализует в себе ШИМ-модулятор

• Постоянное напряжение с ИОН2 приложено к одному из входов УМ. На другой вход поступает медленно меняющееся напряжение управления, несущее информацию о дестабилизирующем факторе. В результате в процессе поддержания постоянства выходного напряжения изменяются и период, и длительности импульса и паузы

U_ВХ

U_ПОР^Н

U_ПОР^В

ΔU_ТГ

U_ВХ ≥ ΔU_ТГ

U_Н

Т_ПР < Т _{ПР НОМ}

U_ВХ > U_{ВХ НОМ}

t_П

U_ВХ = U_{ВХ НОМ}

Т_ПР = Т _{ПР НОМ}

t_П

Т_ПР > Т _{ПР НОМ}

U_ВХ < U_{ВХ НОМ}

t_П = Const

t_П

Δ U_ТГ

К_У ≥ —————

2 U_{ПУЛЬС. Н}

0

Принцип регулирования РСН

Δ T_ПР = F ^ЛИН ( ± Δ U_ВХ , ± Δ I_Н , …… )

 t_П = const

Компенсационный стабилизатор постоянного тока

Δ U_НЭ U_0Н

r_ДИН = ——— » R_Н = ——

Δ I_НЭ I_0Н

Тема: Схемы силового канала ключевых стабилизаторов постоянного напряжения

1. ПН – понижающего типа

Диод н

• При замыкании ключа К плюсом U_ВХ запирается диод Д и реактор L_Р начинает заряжаться (накапливает энергию). На реакторе появляется противоЭДС. Диод оказывается включён с этой ЭДС согласно.

• При размыкании ключа противоЭДС отпирает диод и накопленная в реакторе энергия поступает на СФ и в нагрузку

• Напряжение на выходе U_Н образуется из ЭДС реактора и равно ей по величине, т.е. меньше U_ВХ.

• Схема силового канала типа ПН широко используется в двухтактных и однотактных преобразователях, резонансных преобразователях, в стабилизаторах, в управляемых выпрямителях и т.п.

2. ПВ – повышающего типа

• При замыкании ключа К минусом U_ВХ запирается диод Д и реактор L_Р начинает заряжаться (накапливает энергию). На реакторе появляется противоЭДС. Диод оказывается включён с этой ЭДС согласно.

• При размыкании ключа входное напряжение отпирает диод и накопленная в реакторе энергия совместно с ЭДС реактора поступает на СФ и в нагрузку

• Напряжение на выходе U_Н образуется из водного напряжения U_ВХ и ЭДС реактора и, т.е. больше U_ВХ.

• Схема силового канала типа ПВ широко используется в электронных корректорах мощности, которые устанавливаются при наличии потребителей с преобладанием емкостной составляющей во входном импедансе (полном входном сопротивлении). При наличии обратной связи схема типа ПВ становится оригинальным стабилизатором, на вход которого поступает выпрямленное напряжение (однополярные импульсы), а на выходе реализуется стабилизированное постоянное напряжение

3. ПИ – полярно-инвертирующего типа

• При замыкании ключа К плюсом U_ВХ запирается диод Д и реактор L_Р начинает заряжаться (накапливает энергию). На реакторе появляется противоЭДС. Диод оказывается включён с этой ЭДС согласно.

• При размыкании ключа противоЭДС отпирает диод и накопленная в реакторе энергия поступает на СФ и в нагрузку. При этом полярность напряжения на выходе противоположна полярности напряжения на входе

• Схема силового канала типа ПИ используется в однотактных преобразователях небольшой мощности

К_З

U_Н = ———— U_ВХ

1 – К_З

U_Н = ℮ _L   U_ВХ

Напряжение в нагрузке в схемах ПВ и ПИ по величине не может быть больше, чем удвоенное входное напряжение, т.к. индуцируемая в реакторе ЭДС не может быть больше, чем входное напряжение

Тема: Компенсационные стабилизаторы переменного напряжения

1. Компенсационный стабилизатор переменного напряжения с регулирующим элементом на управляемом реакторе

2. Компенсационный стабилизатор переменного напряжения с регулирующим элементом на трансформаторе с перераспределением напряжения

(Основной поток) Ф₀ = Ф₀^/ + Ф₀^//

- Ф₀^/ переносит до 80% энергии;

- Ф₀^// переносит до 20% энергии

3. Компенсационный стабилизатор переменного напряжения с тиристорным регулирующим элементом

U_{СР. ВЫПР.} ≅ Const



 ~ U_У