 |
 |
 |
 |
к параметрическим факторам относятся: выходные мощность и напряжение, КПД, частота преобразо1вания, параметры первичной сети (величина напряжения, частота, число фаз), диапазон регу-• лирования выходного напряжения, возмущающие воздействия: изменения тока нагрузки, напряжения сети, температуры окружающей среды, пульсаций выходного напряжения (с частотой преобразования и с частотами, кратными частоте сети).
В данном разделе рассматривается влияние на объемно-энергетические показатели ВПН параметрических факторов в 1впде возмущающих воздействий и диапазона регулирования выходного напряжения [42].
Возмущающие воздействия можно разделить на три группы в зависимости от вида их влияния на Увпн
AUnn - амплитуда пульсаций выходного напряжения с частотой преобразования fn, влияющая на Увпн через объем радиоэлементов;
Дис.т, AUc.c, AUt - соответственно изменения выходного напряжения от статических из.менений тока нагрузки, напряжения сети и температуры окружающей среды, влияющие на Увпн через скважность импульсов, формируемых в ВПН;
AUn.c, Аид.т - соответственно изменения выходного напряжения с частотой, кратной напряжению сети (сетевые пульсации), и зависящие от динамического изменения тока нагрузки, влияющие на УвпнЧерез скважность импульсов и объем радиоэлементов. Перечисленные изменения выходного напряжения (AUct, AUc.c, AUt, AUn.c, Аид.т) даны при разомкнутой цепи ОС.
Поясним предложенное разделение. Связь величины AUn.n с параметрами выходного фильтра (Ьвых, Свых) определяется выражением:
AU„.„ = и, г/Ьвых Свь,х (2яfп) (4.9)
где Ubx2 - амплитуда импульсов напряжения на входе выходного фильтра.
Таким образом, задаваемая в исходных данных расчета величина AUn.n влияет на параметры Твых, Свых и, следовательно, на объем дросселей и конденсаторов выходного фильтра ВПН, т. е. на показатель Увпн-
Рассмотрим влияние возмущающих воздействий на Увпн через-скважность импульсов. Как было отмечено ъ § 4.2, ВПН характеризуется номинальной и .максимальной выходными мощностями.
Объемный показатель Увпн при это.м так же, как и Рвых, имеет, два значения - номинальное и максимальное:
ВПН пот = Vgnn/Рвыхпот» (4.10)
ВПН mln = впиРвыхшах- (4.11)
Из (4.10) и (4.11) имеем:
ВПН пот = Y Vflnu mln- (.4.12)
При машинном проектировании ВПН нервоначально определяются Рвых max, У впН min. 72
"ШИК!
?ис. 4.6. Распределение длительности импульса ШИМ, отрабатывающего по сигналу цепи ОС возмущающие воздействия
Для нахождения коэффициента у обратимся к рис. 4.6, где аоказан характер распределения длительности импульса с ШИМ, отрабатывающего по сигналу цепи ОС возмущающие воздействия. Предельное значение tnmax ограничено требованием исключения сквозных токов в двухтактном инверторе ВПН.
Первой составляющей, уменьшающей 1и, показана часть длительности импульса Atn.c, отрабатывающая величину AUn.c; далее даны части импульса +Atc.c, +А1д.т, +Atc.t, -\-AU, +Atp соответственно отрабатывающие AUc.c, АПд.т, AUc.t, AUt, AUp, где AUp - диапазон регулирования выходного напряжения. Те же части импульса на рис. 4.6 со знаком минус показывают отработку возмущающих воздействий в сторону снижения tn относительно tHnora. Значение Atn.c показано односторонним, так как величина -AUn.c отсчитывается в одну сторону. Величина -Atc.t превышает + Atc,t, так как -А1с> +А1с; величина -1д.т превышает +Л1д.т, так как -А1д>+А1д1, где А1с и А1д - соответственно статические и динамические изменения тока нагрузки.
Выбирая режим работы, при котором суммарное влияние возмущающих воздействий не выводит ШИМ за пределы линейного участка его амплитудной характеристики, получаем соотношения, связывающие изменения выходного напряжения при разомкнутой цепи ОС с изменениями выходного напряжения при замкнутой цепи ОС (частные нестабильности выходного напряжения AUi):
AU: = KyoAUi, (4.13)
где Кус - соответственно статический (для AUn.c, AUc.c, AUt, AUc.t) и динамический (для Аид.т) коэффициент усиления тракта вход ШИМ - выход ВПН. Динамический коэффициент ниже статического и может быть определен, например, из соотношений, приведенных в [31].
Из рис. 4.6 следует, -что значения Рвых max, Увпн min соответст»
ВуЮТ длительности импульса tnmax и скважности 0min= Ifntn max,
а злачения Р-выхпот, Увпн пот - длительности tnnom и скважности-
Qnom - 1 /f ntn nom*
Каждой выделенной на рис. 4.6 части импульса Ati соответствуют определенные составляющие скважности АВ,-: АЭп.с, Двс.с,
АЭд.т, Авс.т, Абт, Абр. Учитывая пропорцию Ди1/ивых = A6/0nom,
получаем:
Ae, = Au;e„„vUBb,x; (4-i4
Aep = AUpeo„,/UBb,x- (4.15
Представим коэффициент у в виде ороиз1ведения коэффициентов:
7 = 7п.о7с.о7т7о.тУд.т7р- (4-16)
Тогда, принимая во внимание, что Yi=l+A9nom, получаем:
7п.с=И-Аеп.о/епот; (4.173)
7о.с = 1 + A0c.c/enom; (4.17б>
7т = 1 +AMnom; (4.17В)
7о.т = 1 + дест/бпот; (4.17г>
7„.т= 1+А0д.т/0пот; (4.17Д)
7p=H-Aep/enom- 4.17е)
Таким образом, из соотношений (4.12)-(4.17) находится значение объемного показателя у впн пот. Следует от.метить, что значение у из (4.16) получается несколько завышенным, так как АЭст в (4.17г) является частью Абдт (Atc.t - часть Atд.т, см. рис. 4.6), т. е. при наличии коэффициента уд.т коэффициент ус.1 в (4.16) следует опустить.
Опишем воздействие величин AUVc, АПд.т на значение V ПН min через объемы радиоэлементов (группа 3 по принятому ранее делению возмущающих воздействий). Величина AlJn.c влияет на Увпн min через параметры входного фильтра (Lbx, Свх). Известно, что при некоторой амплитуде пульсаций Ubx величина AUn.c обратно пропорциональна произведению LbxCbx. Нетрудно заметить, что существуют некоторые оптимальные значения п.с и LbxCbx, которыс соотвстствуют наимсньшсй величинс Увп пот-Зависимость величины Дид.т от параметров выходного фильтра может быть определена из соотношений в [31]. В этом случае также можно предположить о существовании оптимальных значений 7д.т и LвыxCвыx, соответствующих наименьшей величине
ВПН пот-
Перераспределяя величины составных частей нестабильности (AUn.n, AUn.c, AUc.c, AUt, AUc.t, АПд.т) при неизменной суммарной нестабильности (ЕАи1доп), можно определить минимальное значение Увпн пот, соответствующее оптимальным значения у[, Lbx, Свх, Евых, Свых. Эффективное решение такой задачи возможно 74
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