 |
 |
 |
 |
время включения аппаратуры занимается теория автоматического регулирования. Детально разработаны методы анализа и синтеза переходных процессов, имеется большое число работ по расчету ВПН с заданными локазателями перерегулирования во время включения. В настоящее время возможен быстрый анализ таких переходных процессов на ПЭВМ типа PC, имеющих развитое программное обеспечение. Ниже в настоящем разделе дается пример расчета переходного процесса ВПН на ПЭВМ.
Периодические пульсации с частотой, равной или кратной частоте преобразования напряжения в ВПН, ограничиваются по известным соотношениям выбором L и С выходного фильтра (или нескольких L и С при многозвенном фильтре) [30].
Периодические пульсации с частотой, равной или кратной частоте первичной сети, снижаются до допустимого уровня, в основном, двумя способами:
1) подбором параметров входного фильтра ВПН;
2) отработкой данного рода возмущений по цепи ОС.
Большинство разработчиков считает второй прием по сравнению с первым более предпочтительным. Как показано в гл. 4, лучший вариант состоит в (сочетании обоих приемов.
Динамические изменения выходного напряжения в результате динамических изменений напряжения первичной сети по длительности можно условно разделить на три группы:
а) много меньшие, чем постоянные времени фильтров ВПН;
б) близкие к постоянным времени фильтров ВПН;
в) превышающие постоянные времени фильтров ВПН. Изменения выходного напряжения в этих трех случаях ограничиваются разными способами:
в случае а) расчет ведется по известным соотношениям через параметры фильтров ВПН;
в случае в) с помощью стабилизатора;
в случае б) следует сочетать действия, производимые по случаям а) и в).
Выбросы и провалы выходного напряжения, возникающие при импульсном снижении и росте тока нагрузки ВПН - третий вид динамических нестабильностей. В настоящем параграфе проводится анализ динамического сопротивления, равного отношению амплитудного значения изменения выходного напряжения к величине импульсного перепада тока нагрузки для трех случаев:
при однозвенном выходном LC-фильтре в ВПН;
при двухзвенном выходном LC-фильтре в ВПН;
при многозвенном выходном LC-фильтре в СВЭП мощной стационарной РЭА.
Переходные процессы в ВПН с однозвенным фильтром
В цифровой РЭА для ряда потребителей электроэнергии характерно наличие значительного импульсного изменения тока на-
"Вых
"бы
----- | |||
Рис. 3.4. Эпюры переходных процессов выходного напряжения ВПН при импульсном изменении тока нагрузки:
а-изменение тока; б - изменение выходного напряжения при фильтре - колебательном звене с высокой добротностью; в - изменение выходного напряжения при фильтре - колебательном звене с низкой добротностью; г - изменения выходного напряжения при фильтре - критическом звене; д - изменения выходного напряжения при фильтре - апердюдическом звене
Грузки (AI). При этом допустимые пределы изменения выходного напряжения [31] задаются в виде:
AU = AlZ,b:x<AU„on, (3.8)
где 2вых - амплитудное значение динамического выходного сопротивления ВПН.
д) t
В общем виде динамическое выходное сопротивление является функцией времени. Его величина при единичном скачке AI повторяет переходный процесс ивых(1), показанный на рис. 3.4.
Для импульсных ВПН рассматриваемого класса наибольшее распространение получили преобразователи с индуктивно-емкостным выходным фильтром (рис. 3.1, 3.5). Широтно-импульсный модулятор наиболее часто выполняется по принципу сравнения двух напряжений (рис. 3.6,а).
Получив аналитические выражения ZBbix(t) и 2вых, можно определить параметры ВПН и его радиоэлементов.
На рис. 3.5 приведена эквивалентная схема ВПН, где инвертор, трансформатор и выпрямитель заменены источником постоянной ЭДС - е с внутренним омическим сопротивлением R. Be-
L 1 to
Рис. 3.5. Эквивалентная схема ВПН
Рис. 3,6. Диаграммы напряжений в импульсном ВПН:
а ~ входные напряжения на ШИМ; б - выходное напряжение источника е на рис. 3.S
личина ЭДС регулируется по цепи ОС. Замена источника импульсного напряжения с регулируемой длительностью U (рис. 3.5), частотой преобразования fn и амплитудой Ей постоянной ЭДС (рис. ,3.6,6) с регулируемой величиной правомерна при следующих аредпосылках.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения до -/ровня менее одного процента от Иных коэффициент сглаживания фильтра Кс, равный отношению амплитуды напряжения на входе ±ильтра к амплитуде пульсаций на его выходе, принимается близ-шм к 10*, что определяет значительную величину постоянной времени фильтра /ьС>1Дп:
T/LC = fK/(2ny. (3.9)
При этом ВПН может рассматриваться как непрерывная система автоматического регулирования, включающая в себя ЭДС
e = E„t„f„. (3.10)
В цепи ОС на рис. 3.1 показано звено с коэффициентом уси-чения
Ку = Ае/дизь,х, (3.11)
де Ае -приращение ЭДС при изменении длительности импульсов AU:
Ae=E„At„f„; (3.12)
AtH = AUynT/(UnU, (3.13)
где АНупт - изменение выходного напряжения УПТ.
Поскольку величина AUynr пропорциональна коэффициенту изменения УПТ (Купт) и величине AUebix, получаем:
AUynT = KynTE„At„f„/Ky. (3.14)
Принимая во внимание соотношения (3.13, 3.14), находим выражение для коэффициента усиления звена в цепи ОС:
Ку = КуптЕи/и„. (3.15)
С целью эффективной отработки цепью обратной связи динамических изменений Нвых временная задержка сигнала в ШИМ должна быть минимальной. Для обеспечения устойчивости ВПН 3 цепь ОС обычно вводится интегрирующее звено с постоянной времени, близкой к 1Дп, но значительно меньшей ILC, поэтому в дальнейшем цепь ОС считаем безынерционной.
Для усиления форсирующего действия ОС на снижение 7вых необходимо обеспечивать режим, при котором воздействие на ШИМ переходного процесса от Д1 в сумме с другими воздействиями не выходит за пределы линейного участка амплитудной характеристики ШИМ. Таким образом, длительность импульсов управления U не должна достигать предельных значений, ограничивающих линейный участок характеристики. При работе устрой-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53