Режим прерывистого тока вентильных преобразователей. Основные параметры

1.8. Режим прерывистого тока вентильных преобразователей

При работе ВП на активно-индуктивную нагрузку (при ограниченном значении индуктивности нагрузки) возможны два режима работы преобразователя: режим непрерывной и прерывистой проводимости. Кроме того, режим прерывистой проводимости является типичным для ВП, в цепи нагрузки которых присутствует противоЭДС при конечном значении индуктивности нагрузки..

Режим прерывистой проводимости характеризуется тем, что выпрямленный ток периодически спадает до нуля, то есть каждый раз вентили включаются при нуле тока (рис.1.26).

В режиме непрерывного тока ток в нагрузке не снижается до нуля, а переводится с одного вентиля на другой за короткие интервалы коммутации.

Тот пли другой вид режима работы ВП зависит от соотношения индуктивного и активного сопротивлений нагрузки и от относительного значения противоЭДС. Методика расчета основных характеристик ЗП в этих двух случаях будет различной, поэтому сначала определяется, в каком из этих двух режимов будет работать преобразователь.

При пренебрежении падением напряжения на вентилях я при условии, что противоЭДС нагрузки неизменна за период импульса тока, для режима прерывистой проводимости ВП записывается уравнение электрического равновесия ЭДС:

.                                 (1.63)

С учетом обозначений (см. рис. 1.26) мгновенное значение выпрямленной ЭДС будет равно

.

Ток  при =0 имеет нулевое значение, при >0 изменяется в соответствии с искомой зависимостью , определяемой из уравнения (1.63), а при  снова становится равным нулю. Среднее значение выпрямленного тока в этом случае зависит от угла проводимости вентиля . Для определения длительности протекания тона интегрируется уравнение (1.63) на интервале проводимости вентиля, то есть от , до . С учетом того, что ток  при  равен нулю, получается

, где  - электромагнитная постоянная времени цепи нагрузки;  - относительная ЭДС в цепи нагрузки.

Для удобства определения угла проводимости вентилей решение этого трансцендентного уравнения в функции параметров нагрузки ,  и  представлено на рис. 1.27 и рис. 1.28. При этом диаграммы, приведенные на рис. 1.28 соответствуют выпрямительному режиму работы ВП, а на рис. 1.28 – инверторному режиму. Параметр нагрузки  определяется отношением сопротивлений . На диаграммах области прерывистой и непрерывной проводимости вентилей для различной пульсности схемы вьшрямления разделены штриховыми линиями, построенными по соотношению .

Для определения угла проводимости вентилей находится угол выключения . При этом для заданных параметров нагрузки и противоЭДС находятся значения  и  и на основании соответствующей им кривой диаграммы с учетом того, что ее абсциссой является заданный угол включения , по оси ординат находится значение угла выключения . Если угол проводимости , режим прерывистый и среднее значение выпрямленной ЭДС находится по выражению:

.                (1.64)

Следует иметь в виду, что при наличии в цепи нагрузки противоЭДС, момент времени, с которого вентиль начинает проводить ток, будет совпадать с углом отпирания  только в том случае, если к этому времени потенциал анода стал положительным по отношению к катоду. В противном случае момент включения вентилей (при широких импульсах управления) находится из уравнения

и равен

.

С учетом того, что углы включения и выключения вентилей  и , отсчитываемые от начала синусоиды фазного напряжения, связаны с углами отпирания и выключения вентилей  и , отсчитываемыми от момента естественного отпирания, соотношением

, выражение для определения среднего значения выпрямленной ЭДС записывается в более удобной форме:

.

В случае непрерывной проводимости среднее значение выпрямленного напряжения также будет определяться из уравнения (1.64). Среднее значение выпрямленного тока вычисляется по формуле:

.                                                 (1.65)

Для построения кривой мгновенного выпрямленного тока пользуются приведенным в [3] выражением:

,                                                    (1.66)

где .

Действующее значение тока через вентиль (для нулевых схем оно будет и действующим значением тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора) в режиме любой проводимости определяется по формуле: