Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Нижнекамский Химико-Технологический Институт Казанского Государственного Технологического Университета

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Преобразовательная техника

.pdf

Скачиваний:

104

Добавлен:

11.03.2016

Размер:

2.67 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2418 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

-TRя

γTRя ö

Rяt

Uпит - E0

- e

Uпит

è1

Lя

(6.15)

TRя

я1

è1 - e

- γTRя

Rяt

пит

- e

iя2 = -

è1

Lя .

(6.16)

TRя

è1 - e

Максимальное и минимальное значение тока якоря

- gTRя ö

- e

пит

è1

= -

(6.17)

TRя

я max

è1 - e

gTRя

= -

Uпит

èe

-1ø

Lя .

(6.18)

я min

TRя

Амплитуда пульсаций тока якоря

è1 - e

- gTRя

gTRя

TRя

пит

è1 - e

ø ç

= i

- i

è1

- e

я e

я ø.

(6.19)

TRя

я max

я min

Среднее значение тока якоря

è1

- e

I я =

Uпитγ - E0

(6.20)

Rя

В режиме прерывистых токов и в гранично-непрерывном режиме

iя

t = 0

= 0 и при этом условии

Rяt

пит

è1 - e

ø,

(6.21)

я1

Rя

gTRя

Rяt

пит

è1 - e

øe

è1 - e

ø .

(6.22)

я2

Rя

171

Максимальное значение тока якоря

- gTRя ö

пит

è1 - e

ø.

(6.23)

я max

Rя

Среднее значение тока якоря

пит

E t

I я

0 1

(6.24)

Rя

Условия

гранично-непрерывного

режима

находятся

из

iя1

t = 0

= 0 :

-TRя

gTRя

Lя

-1

E0гр = Uпитe

Lя

(6.25)

TRя

1 - e

Lя

TRя

gTRя

Lя

Uпит

-1

÷.

гр

çg - e

Lя

(6.26)

Rя

tRя

1- e

При работе преобразователя на двигательную нагрузку может возникнуть необходимость в двухстороннем обмене энергией между источником питания и двигателем(например, при рекуперативном


торможении). В			этом	случае		рассматриваемая	схема	дополняется
ключом K 2		и вентилем B1 (рис. 6.4, а). Ключи K1 и K 2 в этой схеме
открываются		в	противофазе, а протекание токов на отдельных
интервалах поясняется диаграммами рис. 6.4, б.
На	участке t1 Kt2			энергия из источника питания поступает в
двигатель; на участке t2 Kt3					энергия, запасенная в магнитном поле ин-
дуктивности якоря, обеспечивает ток через вентильB2 , преодолевая
противоЭДС		E0	за	счет	ЭДС	самоиндукции	обмотки	. якоряНа
интервале	t3 Kt4		ток	протекает		через ключK 2 за	счетE0 , а на

участке t4 Kt5 за счет ЭДС самоиндукции обмотки якоря часть энергии сбрасывается в источник питания.

Как было отмечено , вышехарактерной особенностью преобразователя с последовательным ключевым элементом является невозможность получения выходного напряжения больше напряжения источника питания.

172

+	K1
+
	B1		+
Uпит	B1	B2	E
	K2		0
-			-
-

U н	tи		tп	tи
	tи		tп	tи
iя	t1	t2	t3 t4 t5	t6	t
iя					t7
					t7
					t
iк1

iв2										t
iв2										t

iк2										t
iк2										t

iв1										t
iв1										t

										t

Рис. 6.4. Нереверсивный ИППТ с рекуперацией энергии

В схеме с параллельным ключевым элементом этот недостаток устраняется (рис. 6.5). В исходном состоянии конденсатор С заряжен до напряжения источника питания Uпит через дроссель L и вентиль В.

При замыкании ключа К на интервале0Kt1 через дроссель L от

источника питания протекает ток и в

магнитном

поле

запасается

энергия.

На

интервале t1 Kt2

ключ

разомкнут

энергия

из магнитного

поля

дросселяL

сбрасывается

конденсаторС

под

действием ЭДС самоиндукции, увеличивая его напряжение. Далее

процесс повторяется.

При

условии

идеальности

ключа

и вентиля, а

такжеВ

считая C ® ¥ ,

запишем

уравнение электромагнитных

процессов

на

интервале 0Kt1 :

di1

пит

= L

+ i R

(6.27)

1 э

и для интервала t1Kt2 :

пит

-U

= L

di2

+ i R

(6.28)

2 э

где Rэ = rL + rвн ; rL

–

активное

сопротивление обмотки дросселя;

rвн – внутреннее сопротивление источника питания.

173

Uпит K C Zн

iт	T		Uпит
	tи		Uпит
Uв	t1	t2	t3	t4	t
Uв	UC =Uн
	UC =Uн
iв			iв min		t
iв	iв max
	iв max
iк					t
iв			Iв = Iн		t
iв			Iв = Iн
iC					t
iC
					t

Рис. 6.5. Нереверсивный ИППТ повышающего типа

Решая уравнение (6.27; 6.28) относительно токов i1 и i2 , при ус-

ловии i1

t = 0

= i2

t = T

получаем:

(

) -

TRэ

gTRя

tRэ

Uпит

i =

1 - e

L ,

(6.29)

(

)

Rэ

TRэ

1 - e

(

gTRэ

)

tRэ

Uпит -Uн

- e

Uн

L ,

(6.30)

(

)

Rэ

TRэ

1 - e

(e-

gTRэ

TRэ

)

- e-

= i

Uпит

Uн

(6.31)

L max

к max

в max

Rэ

(

TRэ

)

- e

(

TRэ

gTRэ

)

Uпит

Uн

= i

1 - e

(6.32)

(

)

L min

к min

в min

Rэ

TRэ

- e

174

Амплитуда пульсаций тока дросселя

(

TRэ

gTRэ

)(

gTRэ

)

= i

- i

Uн

- e

(6.33)

L min

(

)

L max

Rэ

TRэ

Среднее значение тока нагрузки

- e

)(1- e

). (6.34)

Iн = 1 òi2dt = Uн -Uпит (1- γ)+ LUн (e

-TRэ

-gTRэ

tи

Rэ

R2T (1- e-

TRэ

)

Из рис. 6.5 находим:

Eпит

rвнIн

Uн

(6.35)

1 - γ

(1 - γ)2

Uпит = Eпит

rвнIн

(6.36)

1 - γ

Исследуя функцию (6.35) на экстремум, находим:

E 2

Uн max

пит

(6.37)

4rвнIн

Пренебрегая

пульсациями

тока

нагрузки, т. е.

считая, что

Iн = IC = const , находим пульсации выходного напряжения:

tи

Iнtи

DUн = DUC =

ò IC dt =

(6.38)

Помножив (6.38) на

, получим:

Iнg

DUн

(6.39)

При прочих равных условиях величина пульсаций DUн снижается

с увеличением частотыf. Этот параметр ограничен свойствами применяемых в этой схеме ключевых и других силовых элементов. Для устранения этого недостатка иногда прибегают к использованию мно-

гофазных	преобразователей	(рис. 6.6), представляющих	собой n од-
нофазных,	работающих на	одну нагрузку и от	одного источника

питания. Дроссель L в этом случае имеетn магнитосвязанных обмоток w1, w2 , K, wn . Частота пульсаций выходного напряжения в этой схеме в n раз выше, чем в однофазной, в результате чего улучшается техникоэкономические показатели преобразователя.

175

w2 w3

M wn

Lф

Uпит Cф

B1	B2	B3	L	Bn
				Zн
K1	K2	K3	L	Kn

Рис. 6.6. Многофазный ИППТ

Для расширения диапазона регулирования выходного напряжения в рассматриваемом классе преобразователей иногда используются двухобмоточные дроссели с автотрансформаторной связью (рис. 6.7).

+		B
+	w1	w2
	w1	w2
Uпит	K	C	Zн

Рис. 6.7. ИППТ с автотрансформаторной связью

Существенное увеличение выходного напряжения здесь может

быть достигнуто подбором соотношения		w1	витков обмотки
	w1	+ w2

дросселя L.

Рассмотрим ещё одну схему импульсного преобразователя энергии постоянного тока (рис. 6.8), когда ключевой элемент подсоединён последовательно с цепью нагрузки, а дроссель L – параллельно.

Ключ К замкнут на интервале0Kt1 , при этом в дросселеL

протекает ток iL	и в его магнитном поле запасается .энергия
1
На интервале t1 Kt2	ключ К разомкнут, а энергия, накопленная в дрос-

селе, сбрасывается в конденсатор С.

Далее процесс повторяется. Уравнения процессов имеют вид:

§ для интервала 0Kt1

Uпит = L diL1 + iL1 Rэ1; dt

электромагнитных

(6.40)

176

§для интервала t1 Kt2

Uн = L diL2 + iL2 Rэ2 , dt

где Rэ1 = rL + rвн ; Rэ2 = rL + rв Rэ2 = rL + rв , где rL – активное ление обмотки дросселя;; rвн – внутреннее сопротивление

питания; rв – прямое сопротивление вентиля В.

(6. 41)

сопротивисточника

						Uн	T		Uпит
							tи		Uпит
						Uв	t1	t2	t3	t4	t
						Uв	Uн
	K		B				Uн
+	K		B			iL					t
+						iL	iв max		iв min		t
		L		C	Zн		iв max		iв min
Uпит	iL	L	iL	C	Zн	i					t
	1		2			к
-						iв					t
						iв					t
						iC					t
						iC
											t

Рис. 6.8. ИППТ повышающе-понижающего типа

учетом

того,

что

t =

= iL

также

считая, что

= T

Rэ1 » Rэ2 » Rэ ,

решаем

уравнения (6.40,

6.41)

относительно токов

и iL

TRэ

gTRэ

Rэt

Uпит

(Uпит +Uн )(1 - e

L e

)

(6.42)

Rэ

(

-TRLэ )

1 - e

gTRэ

Rэt

(Uпит +Uн )(1 - e

)

Uн

(6.43)

(

-TRLэ )

Rэ

1 - e

177

(

TRэ

gTRэ

)

Uпит

(Uпит +Uн ) 1

- e

(6.44)

)

L min

Rэ

(

TRэ

R 1 - e

(Uпит +Uн )(e-

gTRэ

- e-

TRэ

)

Uпит

(6.45)

)

L max

Rэ

(

TRэ

1 - e

Амплитуда пульсаций тока дросселя

(

TRэ

gTRэ

)(

gTRэ

)

- e

DiL = iL max - iL min =

(Uпит +Uн ) 1 - e

. (6.46)

(

TRэ

)

1 - e

Среднее значение тока нагрузки

T -tи

Iн =

òiL dt =

(

gTRэ

)(

TRэ

gTRэ

)

Uн

(Uпит +Uн )L 1 - e

1 - e

- g). (6.47)

R2T (1 - e-

TRэ

)

Rэ

Из диаграмм на рис. 6.8 получаем:

æ E

r I

(6.48)

н ÷

1 -

ç пит

1 - γ

γ (1 - γ)

γ è

пит

= E

(6.49)

пит

1 - g

вн

Так же, как и в предыдущей схеме, величина пульсации выходного напряжения

DUн = DUC	Iнγ	.	(6.50)
	Cf

Особенностью рассмотренной схемы ИППТ является то, что полярность напряжения на нагрузке противоположная, инверсная по отношению к полярности и напряжению источника питания, поэтому такой преобразователь иногда называют инвертирующим.

Еще одним вариантом повышающее-понижающего ИППТ является схема Кука (рис. 6.9).

178

+	L1	C1	L2
+
Uпит	K	B	C2	Rн

Рис. 6.9. Преобразователь Кука

В исходном состоянии ключ K разомкнут, а конденсатор C1 заряжен через дроссель L1 и вентиль B от источника питания Uпит . При замыкании ключа K в дросселе L1 нарастает ток и запасается энергия. При этом конденсатор C1 через ключ K и дроссель L2 предает энергию в накопительный конденсатор C2 . При размыкании ключа K накопленная в дросселе L1 энергия через вентиль B сбрасывается в конденсатор C1 далее процесс повторяется.

Особенностью этой схемы является:

§непрерывный характер выходного тока;

§непрерывный характер тока дросселя L2 ;

§возможность уменьшения пульсаций выходного напряжения при создании магнитной связи между дросселями L1 и L2 ;

§также как и в предыдущей схеме ИППТ, выходное напряжение инверсно по отношению напряжению источника питания. Если это не желательно или даже недопустимо, то можно поменять местами вентиль B и дроссель L2 (рис. 6.10). Такой ИППТ получил название преобразо-

вателя типа SEPIC.

+	L1	C1	B
+
Uпит	K	L2	C2	Rн

Рис. 6.10. Преобразователь типа SEPIC

Увсех рассмотренных схем ИППТ имеется одна и таже особенность – гальваническая связь источника питания с нагрузкой. Если это нежелательно, то ее можно устранить при помощи трансформатора, первичная обмотка которого через ключ K подсоединяется к источнику питания, а вторичная – в цепь нагрузки (рис. 6.11)

179

Тр	B1	L
+
Uпит	B2	C	Rн
K
-

Рис. 6.11. Прямоходовой преобразователь

В первом случае (рис. 6.11) при замыкании ключа K к первичной обмотке трансформатора прикладывается напряжение источника питания Uпит , а на вторичной обмотке наводится ЭДС, отличающаяся от напряжения Uпит в kтр раз, где kтр – коэффициент трансформации

трансформатора. Это напряжение является входным для схемы ИППТ и, как уже было рассмотрено ранее, преобразуется в выходное напряжение на нагрузке. Это дает возможность облегчить согласование напряжения источника питания Uпит и выходного напряжения за счет подбора коэффициента трансформации, а кроме того, размещая на вторичной стороне трансформатора несколько различных обмоток, можно получить несколько гальванически развязанных выходных напряжений. В этой схеме трансформатор используется по своему прямому назначению и такой преобразователь называется прямоходовым, т. к. передача энергии из источника питания в цепь нагрузки происходит при замкнутом состоянии ключа K .

В схеме (рис. 6.12) при замыкании ключа K энергия в нагрузку не передается, т. к. вентиль В для этой полярности напряжения будет -за перт. При этом ток в первичной обмотке будет нарастать, и в магнитном поле трансформатора будет накапливаться энергия. При размыкании ключа K полярность напряжения изменится на противоположную, и, накопленная энергия будет сброшена в цепь нагрузки, обеспечивая определенный уровень выходного напряжения. Здесь передача энергии в цепь нагрузки осуществляется при разомкнутом состоянии ключа K , а трансформатор используется как накопительный индуктивный элемент. Такой преобразователь называют обратноходовым.

Тр	B
+
Uпит	C	Rн
K
-

Рис. 6.12. Обратноходовой преобразователь

180

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 2418 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
28.03.20151.06 Mб187ПОСОБИЕ БЖД.doc
#
14.11.2019438.27 Кб4пособие по интерпритации текста.doc
#
28.03.201533.79 Кб11Правила поведения в клубе.doc
#
28.03.201545.38 Кб3Предлагаем вашему вниманию статьи по тема1.docx
#
30.07.201924.96 Кб2Представление о государстве.docx
#
11.03.20162.67 Mб104Преобразовательная техника.pdf
#
28.03.2015597.72 Кб75Применение ЭВМ в химической технологии.pdf
#
27.09.2019723.08 Кб24пример КП электроснабжение цеха.docx
#
17.11.2018168.96 Кб5Принципы, законы и категории диалектики.doc
#
28.03.20151.23 Mб66Программирование на Delphi.doc
#
28.03.2015172.03 Кб154Пружинный манометр Практическая.doc