22.Принудительная коммутация вентилей в преобразователе. Принцип действия широтно-импульсного преобразователя с параллельной емкостной коммутацией

В ряде полупроводниковых преобразователей вентилей в течение рабочего интервала подключены к постоянному напряжению и не могут быть закрыты как и в преобразователях с естественной коммутацией (например, в выпрямителях), т.к. для их запирания необходимо снизить анодный ток до нуля и приложить обратное напряжение.

В таких преобразователях нужны специальные коммутационные устройства- устройства принудительной коммутации(УПК), предназначенные для запирания тиристоров СБ в требуемый момент времени. УПК содержат дополнительный источник питания: важнейшие элементы – ёмкости и индуктивности.

Коммутация, осуществляемая с помощью УПК, называется искусственной, принудительной.

Существует множество схем принудительной коммутации. Все они делятся на три группы:

1. Схемы с параллельной коммутацией;

2. Схемы с последовательной коммутацией.

Схема на рисинке 26.1 представляет собой последовательный ШИП, где в качестве управляемого ключа используется основной тиристор VS1(полууправляемый ключ).

Рисунок 26.1 Схема ШИП с параллельной емкостной коммутацией

Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется за счёт регулирования времени открытого состояния силового рабочего тиристора VS1. Устройство принудительной коммутации УПК состоит из вспомогательного (коммутирующего) тиристораVS2, коммутирующего конденсатораC1, дросселяL1и диодаVD1. УПК предназначено для запирания основного тиристораVS1. Перед началом работы преобразователя коммутирующий конденсаторC1должен быть заряжен одним из следующих способов (полярность указана на схеме слева):

1. замыканием ключа Qна время заряда конденсатораС1;

2. включением VS2;

при этом C1заряжается по цепи: +U_п –C1–VS2–R– -U_п.

В момент времени t=t₀подаётся открывающий импульсi_у1на основной тиристорVS1, который открывается и к нагрузке прикладывается напряжение источника питанияU_п.

При этом по тиристору VS1протекает ток нагрузкиiи ток перезаряда конденсатораi_C1. При этом конденсаторC1перезаряжается по цепи+C1–VS1–VD1–L1– -C1. В результате полярность напряжения на конденсатореC1изменится на противоположную к моменту времениt₁(полярность напряжения на конденсаторе указана справа). Начиная с этого момента времениt₁конденсаторC1готов к запиранию основного тиристораVS1. Для закрыванияVS1в момент времениt₂подаётся открывающий импульсi_у2на вспомогательный тиристорVS2. При этом конденсаторC1подключается к тиристоруVS1напряжением обратной полярности и закрывает его (+C1–VS2–VS1– -C1). После закрывания основного тиристораVS1ток нагрузки протекает от источника питанияU_пчерез конденсаторC1иVS2. При этом конденсаторC1перезаряжается и к моменту времениt₃он полностью перезаряжается,i_C1становится равным нулю и тиристорVS2закрывается.

23.Принцип действия широтно-импульсного преобразователя с последовательной емкостной коммутацией.

В данной схеме ключи работают попарно: VS1иVS4илиVS3иVS2. Управляющий сигналi_у1открывает тиристорыVS1иVS4, а сигналi_у2– тиристорыVS3иVS2. В момент времениt=t₀ открываются тиристорыVS1иVS4. При этом полярность напряжения на конденсаторе к этому моменту времени соответствует указанной на схеме в скобках, так как перед этим в течение предыдущего рабочего интервала были открыты тиристорыVS2иVS3.

Рисунок 27.1 Схема ШИП с последовательной емкостной коммутацией

Таким образом, напряжение на нагрузке в момент времени t=t₀равно удвоенному напряжению питания2U_П. Ток нагрузки протекает по цепи:+U_П –VS1–C1–VS4–R– -U_П. При этом конденсаторC1начинает перезаряжаться и к моменту времениt₁меняет свою полярность на +U_П(указана на схеме без скобок). Поскольку приt=t₁конденсатор полностью перезарядился, ток в цепи становится равным нулю и тиристорыVS1иVS4закрываются. Приt=Tподаются открывающие импульсыi_у2 на тиристорыVS2,VS3, они открываются и напряжение конденсатора прикладывается с обратной полярностью к тиристорамVS1иVS4.