Преобразователи постоянного напряжения (Лабораторная работа № 3), страница 2

В качестве электронных ключей используются тиристоры или силовые транзисторы. Для силовых цепей этот выбор принципиального значения не имеет, различны будут схемы коммутации и системы управления. В настоящей работе рассматриваются ИП на базе ти-ристорных ключей. Из обширного числа тиристорных ИП рассмотрим наиболее характерные. Запуск тиристора осуществляется обычно путем подачи импульсов на электрод управления. Сложнее задача при запирании тиристора, так как питание осуществляется постоянным током. В связи с этим запирание тиристора возможно только путем принудительной подачи на прибор импульса напряжения отрицательной полярности с использованием предварительно заряженного конденсатора. Такую коммутации принято называть  принудительной   (искусственной). Для проведения принудительной коммутации помимо основных элементов вводят в схему дополнительные элементы коммутации, что в совокупности образует   коммутационный узел. Коммутационные узлы электроники, связанные с силовыми цепями, получили название зависимых.

Коммутационные узлы тиристоров (КУ)

Последовательный ИП с зарядом коммутирующего конденсатора через рабочий тиристор с емкостным КУ, включенным параллельно силовому тиристору, показан на рис.3.4. При отпирании рабочего тиристора VSpпротекает ток нагрузки  iн и ток заряда коммутирующего конденсатора Ск через VSр, Cк, Rк, который заряжает конденсатор до напряжения источника питания. После отпирания коммутирующего тиристора VSк конденсатор Ск разряжается через оба тиристора. При этом рабочий тиристор VSрза счет обратного тока запирается. Такая схема построения КУ наиболее простая, но в процессе переключения тиристоров напряжение на нагрузке увеличивается вдвое по отношению к напряжению источника питания, что является серьезным недостатком схемы. Этот недостаток исключен в схеме аналогичного типа, но с включением коммутирующего конденсатора параллельно нагрузке (рис.3.5).

Рис. 3.4               б)Рис. 3.5

Широкое распространение получила схема последовательного ИП с резонансной коммутацией (рис.3.6 а). На рис.3.6 б показаны временные диаграммы, поясняющие принцип работы.

При отпирании рабочего тиристора  VSрконденсатор Ск заряжается от источника вход-ного напряжения через коммутирующий дроссель Lк и резистор Rк с полярностью, указанной на рисунке. После включения коммутирующего тиристора VSк через него и рабочий тиристор, зашунтированный диодом   VD1, происходит резонансная перезарядка конденсатора. В про-цессе перезарядки рабочий тиристор запирается, и дальнейшая перезарядка осуществляется

Рис. 3.6

через диод VD1. Повторное включение тиристора VSр вызывает новую перезарядку коммути-рующего конденсатора.

Последовательные ИП независимо от схемы включения КУ позволяют регулировать выходное напряжение только в сторону уменьшения по отношению к напряжению источника питания. От этого недостатка свободны параллельные ИП. Простейший пример параллельного ИП приведен на рис. 3.7 (без коммутирующего узла). В качестве импульсного элемента здесь

используется тиристор  VS, который периодически замыкает источник питания на дроссель Dp. В процессе размыкания тиристора на дросселе наводится значительная ЭДC, которая складывается с напряжением источника питания. Напряжение на нагрузке при этом равно сумме напряжений дросселя Dpи источника питания.

2. Конверторные преобразователи

Рис. 3.7                Структурная схема построения преобразователя с промежуточным звеном переменного тока показана на рис.3.8а, где И - инвертор, В - выпрямитель, Ф - фильтр. В такой схеме производится двойное преобразование: в инверторе постоянное напряжение преобразуется в переменное, а затем в выпрямителе производится обратное преобразование.

                                                                                                      Принципиальная схема и диаг-                             раммы, поясняющие принцип                 работы, даны на рис.3.8 б, в.                                                                                           

Здесь  S1, S2- ключи инвертора;    VD1-VD4- выпрямитель, Dp -                                                                                          дроссель фильтра.

.

Регулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения времени паузы  tп(ширины импульса), как и при широтно-импульсной модуляции. Наличие в инверторе трансформатора позволяет получить различные уровни выходных напряжений - как в сторону увеличения, так и уменьшения по отношению к напряжению источника питания. Используя многообмоточный трансформатор, можно на одном преобразователе получить несколько уровней напряжения.