Запорожец Издания
чишь с применением ЭВМ по соответствующим программам расчета элементов фильтров и на основе полученных соотношений. 4.4. ВЫВОДЫ 1. Основной ограничитель улучшения объемно-энергетических локазателей - теплотехника. Жидкостное охлаждение элементов ЗПН может дать положительный эффект по снижению объема ЛВЭП. Дальнейшее совершенствование рассматриваемого показа-1еля возможно при использовании явления сверхпроводимости. 2. Разработанные алгоритмы расчетов ВПН обеспечивают последовательность отыскания минимального объема ИВЭП при заданной выходной мощности или наибольшей выходной мощности лри заданном объеме ИВЭП в зависимости от одного общего связующего параметра - частоты преобразования. 3. -На объемно-энергетические показатели ВПН влияют возмущающие воздействия, изменяющие номинальное значение скважности импульсов ШИМ; пульсации напряжения с частотой, кратной частоте первичной сети; статические и динамические изменения напряжения первичной сети; колебания температуры окружающей среды; статические и динамические изменения тока нагрузки. ГЛАВА 5 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ВПН К настоящему времени разработано большое число разнообразных электрических схем ВПН с бестрансформаторным входом. 1о неполным данным только в патентном фонде СССР зарегистрировано несколько тысяч авторских свидетельств, выданных на разнообразные схемотехнические решения ВПН; еще больше изобретений за рубежом. Представляется полезным классифицировать имеющуюся схемотехнику. Однако в настоящее время решение этой задачи представляется маловероятным, поскольку постоянно появляются новые технические решения, часто не вписывающиеся в известные рубрики. Примерами существующих классификаций могут служить приведенные в [3, 11, 43]. В данной главе описываются схемы ВПН с диапазоном выходных мощностей 100... 1000 Вт. В первом параграфе главы проводится обзор основных разновидностей электрических схем ВПН. Второй и третий параграфы посвящены соответственно анализу схем силовой части и управления ВПН. В § 5.1 описаны импульс-лыс ВПН, резонансные ВПН и ВПН с магнитными усилителями. Второй параграф связывает схемотехнику силовой части ВПН с вопросами надежности. Для импульсных ВПН наиболее распространен принцип стабилизации выходного напряжения с организацией широтно-им-лульсной модуляции. Другие принципы импульсной стабилизации менее распространены, понятия о них даются в § 5.3. 5.1. РАЗНОВИДНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ВПН Импульсные ВПН в качестве примера рассмотрим подход разработчиков ВПН к выбору схемотехнических решений, предложенный в работе [44]. На рис. 5.1 показаны три распространенных способа преобразования нестабилизированного высокого напряжения в стабилизированное низкое напряжение. Способы 1 и 2 отличаются местом включения импульсного стабилизатора. Способ 1 имеет то преимущество, что в стабилизаторе коммутируется высокое напряжение и малый ток. Это дает выигрыш в КПД и объеме всего преобразователя по сравнению со способом 2, где в стабилизаторе коммутируется низкое напряжение и большой ток. Способ 2 позволяет, однако, при том же запасе устойчивости системы повысить коэффициент усиления и, следовательно, улучшить показатели стабильности выходного VCnocoft
Сеть 90,тГц Выпрямитель напряжения сета Фильтр Способ 2 Инвертор Транарорматар Выпрямитель Фильтр Импульсный ста5имизатор с фильтром ~\fCnoco5 5 Инвертор с регулируемой длительностью импульсов Трансформатор Выпрямитель
I Цепи одратнои К потребителям Рис. 5.1. Три способа построения ВПН 76 рж. 5.2. Импульсы, снимаемые с .инвертора (способы 1, 2) Рис. 5.3. Импульсы, снимаемые с инвертора (способ 3) напряжения, так как в этом способе обратной связью охватывается одно звено второго порядка, а в способе 1 - два. В способах 1 и 2 инвертор превращает постоянное напря-\ение, подаваемое на его вход, в импульсы с длительностью 1и= =lj2 (рис. 5.2). В способе 3 инвертирующее и стабилизирующее действия производит инвертор с регулируемыми длительностями импульсов и = Т/2е и паузы tn = T/2-1и, где 9 - скважность импульсов (рис. 5.3). При таком способе преобразования исключается импульсный стабилизатор и КПД схемы повышается по сравнению с КПД схемы способа 1. Объем ВПН при этом уменьшается незначительно, так как для получения тех же пульсаций выходного напряжения, что и в способе 1, приходится увеличивать выходной фильтр. Это объясняется длительными провалами (на время tn), имеющими форму выпрямляемого прямоугольного напряжения. Поскольку в способе 3 коммутация производится на высоком напряжении с малыми токами, и обратная связь охватывает один LC-фильтр, то этотспособ включает в себя преимущества первых двух. к основным показателям, характеризующим эффективность выбираемой схемы ВПН, относятся объем и масса, КПД и стоимость. Их соотношения в различных преобразователях изменяются в зависимости от выходной мощности, частоты коммутации, вида электрической схемы, типов используемых радиоэлементов п т. д. Расчет преобразователей с целью выбора оптимального варианта является трудоемкой задачей. Поскольку ВПН, построенный по последнему способу, отличается простотой, рекомендуется использование предложенной в этом способе схемы. Существуют различные электрические схемы инверторов с регулируемой длительностью импульсов. Наиболее удачной можно признать полумостовую схему инвертора (см. рис. 3.1), так как 3 ней отсутствует ток подмагничивания трансформаторов, появ-тяющийся в двухтактных и мостовых схемах при неравных площадях положительных и отрицательных импульсов напряжений u.(t). Площади импульсов могут быть не равны из-за разной дли-юльности импульсов управления, неодинакового времени рассасывания транзисторов и из-за различного падения напряжения на коллекторе - эмиттере транзисторов в режиме насыщения. Наличие тока подмагничивания может привести в двухтактных схемах к насыщению магнитопровода трансформатора и переходу тран- 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
|