Расчет электрооборудования и электронной техники для повреждения растений, страница 2

Проблема построения бестрансформаторных повышающих ре­гуляторов переменного напряжения является значимой и актуальной, так как позволяет не только стабилизировать напряжение на выходе регулятора на номинальном уровне при снижении входного напряжения, но и открывает новые возможности для их использования. Исключение трансформатора избавляет от дорогого, громоздкого, инерционного элемента регулятора. Повысить выходное напряжение регулятора над входным напряжением позволяет использование управляемого с помощью ШИР на высокой частоте обмена энергией между накопительными реакторами и конденсаторами, введенными в регуляторы аналогично тому, как это делалось в преобразователях постоянного напряжения. Схемы таких регуляторов переменного напряжения получают путем модернизации соответствующих схем регуляторов постоянного напряжения с учетом знакопеременности входного и выходного напряжений. Одна из особенностей вторичных источников питания электротехнологических установок (ЭТУ), использую­щих электрические поля, что их мощ­ность составляет сотни ватт, выходное напряжение — десятки киловольт, а токи — доли и единицы милли­ампер [1, 2].

Для ИВП с такими параметрами пригодны выпрями­тели с умножением напряжения питания на основе ламповых диодов (кенотронов), отличающиеся громоз­дкостью, высокой стоимостью и малой надежностью [3]. Современная элементная база электронных уст­ройств, позволяет выполнять ИВП, включающие первичные источники питания: аккумуляторные бата­реи (АБ), выпрямители сетевые (ВС) с накопительны­ми конденсаторами-фильтрами (КН) и инверторы вы­сокой частоты (ИВЧ) с самовозбуждением или автоге­нераторы и выпрямители-умножители напряжений (ВУН) на высоковольтных полупроводниковых диодных сборках и конденсаторах. В схеме на основе автогенератора при подключении ее к источнику питания с напряжением U_n по коллекторным цепям транзисторов VT1 и VT2, работающих в ключевом режиме, и первичным полуоб­моткам трансформатора W1 и W2 протекают токи кол­лекторов i_K1 и i_K2, которые на всех обмотках наводят ЭДС самоиндукции [4, 5].

При этом часть обмоток включается в базовые цепи транзисторов так, что они вызывают открывающие их токи i_б1, i_б2 и соответствующие коллекторные. Первона­чальные последние неодинаковы из-за неидентичности (разброса) параметров и характеристик транзисторов. Если i_Kl > i_K2, то i_б1 > i_б2 , VT1 открывается, a VT2 закры­вается. Этот процесс протекает лавинообразно до тех пор, пока не наступит насыщение сердечника трансформато­ра. При этом резко увеличивается i_к1 до тока насыще­ния транзистора, но уменьшается падение напряжения на полуобмотке трансформатора, поскольку ее индук­тивность, а значит и индуктивное сопротивление, резко уменьшаются. Это вызывает изменение полярности ЭДС самоиндукции трансформатора, вследствие чего транзи­стор VT1 закрывается, VT2 открывается. На этом за­канчивается формирование первого полупериода выход­ного напряжения автогенератора и₂. Второй полупери­од формируется так же, как и первый, но открывается транзистор VT2 и закрывается VT1. В результате имеет форму меандра. Автогенератор выполняют также и без насыщающихся трансформаторов, но с использованием дополнительных переключающих.

Рис.2.1.3 Схемы утроителя (а), удвоителя и учетверителя (б).

Выпрямители-умножители напряжения (ВУН), ус­танавливаемые на выходах ИВП, собираются по схе­мам удвоителей, утроителей и т.д. (рис. 2.2.3). При утроении напряжения (рис. 2.2.3.а) в первый полу­период положительный импульс напряжения u₂, сни­маемый с верхнего входного зажима (клеммы) схемы, через диод VD1 заряжает конденсатор С1 до ампли­тудного значения u_2m. Во второй полупериод U_2m скла­дывается с напряжением на С1 и через диод VD2 заря­жает С2 до 2U_2m. На третьем полупериоде U2_m склады­вается с напряжением на конденсаторе С2 и через диод VD3 заряжает конденсатор С3 до напряжения 3Um, то есть каждый последующий заряжается до кратного его номеру входного амплитудного напряжения.

В удвоителях (рис.2.2.3(б), ключ К разомкнут), учетверителях (рис.2.2.3(б), ключ К замкнут) и так далее напря­жения конденсатор С1 заряжается до амплитудного U_2m, все остальные - до 2U_2m,

Емкость конденсаторов в схемах: рис.2.2.3(а)

С = I_н/f₂∆U, рис.2.2.3(б) C=(n²+n)I_н/2f∆U