К таким явлениям следует отнести, во-первых, рост динамических потерь на переключение в полупроводниковых приборах и сложность обеспечения безопасной траектории переключения. В ряде случаев, при частотах коммутации 10—20 кГц, применением специальных схемотехнических мер удается сформировать безопасную траекторию переключения. Однако задачи, связанные с рекуперацией энергии, накопленной в этих цепях, ведут к значительному усложнению схемы. С увеличением частоты преобразования эффективность таких цепей падает, так как не удается полностью рекуперировать энергию, что снижает КПД, а также существенно искажается форма импульса тока, что ведет к росту установленной мощности элементов. Большой технологический разброс и температурные изменения параметров силовых полупроводниковых приборов затрудняют обеспечение оптимальных процессов переключения при серийном выпуске преобразователей. Во-вторых, переход на более высокие частоты преобразования связан с уменьшением времени фронта и спада коммутируемого тока, т. е. с использованием более высокочастотной элементной базы. Уменьшение времени переключения приводит к росту уровня высокочастотных паразитных колебаний, что вызывает опасные перенапряжения на полупроводниковых элементах и значительно ухудшает электромагнитную обстановку. Применение специальных высокочастотных фильтров и конструктивных мер, уменьшающих электромагнитные излучения, создаваемые преобразователем, приводит к значительному увеличению (в 1.5... 2 раза) объема и массы преобразователя.
В-третьих, к импульсным преобразователям предъявляются жесткие требования по допустимому уровню пульсаций в диапазоне 0,15... 300 кГц. Частота преобразования находится, как правило, в начале этого диапазона, поэтому необходимо получать быстро затухающий спектр помех. Это особенно важно при работе с радиотехническими системами, преобразующими сигналы в диапазоне несколько сотен герц — несколько сотен килогерц, для которых требуется сверхнизкий уровень пульсаций.
Совместное решение задач повышения надежности полупроводниковых ключей и улучшение электромагнитной совместимости, способствующих повышению удельных показателей, возможно при организации в преобразователях естественных электромагнитных процессов, при которых переключение полупроводниковых ключей будет происходить при токах, равных или близких к нулю.
Реализация процессов, близких к синусоидальным, достигается использованием резонансных свойств LC-цепей, которые являются неотъемлемой частью любого преобразователя. В общем случае такие процессы могут быть обеспечены в традиционных схемах преобразователей включением дополнительных РЭ или использованием уже имеющихся, в том числе и паразитных параметров, например индуктивностей рассеяния. Алгоритм управления полупроводниковыми ключами в таких преобразователях несколько отличается от традиционных. Он должен обеспечивать не только устойчивый колебательный процесс в резонансном контуре, но и коммутацию ключей при токах, близких или равных нулю. В основном в преобразователях с резонансным контуром применяется частотно-импульсное регулирование .
Различный характер потребителей электроэнергии определил весьма значительное многообразие схемных решений преобразователей, с резонансным контуром, но общим признаком является последовательный или параллельный LC-контур, периодически подключаемый полупроводниковыми ключами к источнику питания. Время подключения контура к источнику обычно не менее половины и не более периода естественного колебательного процесса контура.
Наряду с положительными качествами преобразователей с резонансным контуром (повышенная надежность и лучшая электромагнитная совместимость) им присущи и недостатки. Большие значения максимальных напряжений и токов определяют выбор элементов с повышенной установленной мощностью, а большие значения тока, протекающего через полупроводниковые ключи, приводят к росту статических потерь. Возможны режимы, при которых энергетические показатели преобразователей с резонансным контуром могут оказаться не лучше, чем в традиционных схемах. Сравнение регулировочных свойств преобразователей с последовательным и параллельным резонансным контуром в которых регулирование выходного напряжения осуществляется изменением частоты, показывает, что диапазон регулирования в преобразователях с параллельным контуром больше. Однако необходимость питания его от практически идеального источника тока и большие значения напряжения на элементах сдерживают их широкое применение. В большинстве случаев первичным источником является источник напряжения, поэтому преобразователи с последовательным контуром получили наибольшее распространение. Этим преобразователям свойственно естественное ограничение тока, что позволяет достаточно просто включать их параллельно на общую нагрузку.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.