книги из ГПНТБ / Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока

Следует также отметить, что использование импульс­ ных преобразователей с повышенным выходным напря­ жением в некоторых случаях может оказаться целесо­ образным на аккумуляторных электротранспортных средствах по тем соображениям, что применение аккуму­ ляторной батареи меньшего напряжения дает определен­ ные преимущества по габаритам и весу.

Регулирование выходного напряжения импульсного преобразователя выше уровня входного напряжения мо­ жет быть_ осуществлено при помощи схем, где накопи­ тельная емкость Со включена параллельно нагрузке (рис. 4-1,а) пли последовательно с нагрузкой и источни­ ком питания (рис. 4-1,6).

4-1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

На базе основных положений (§ 1-3) схемы на рис. 4-1,а, б могут быть приведены к общей расчетной схеме заме­

стоянии, через него протекает ток со средним значением Іпо = 1 = 1ы, а к диодам Д приложено напряжение со средним значением £/до=Со. В интервале (1—у) Т, когда прерыватель Я «разомкнут», через диод Д протекает ток

ны следующие выражения токов, напряжений и сопро­ тивлений эквивалентной схемы:

Основное отличие между схемами с параллельным и с последовательным накопительным конденсатором за­ ключается в том, что в первой схеме (рис. 4-1,а) среднее значение напряжения на накопительном конденсаторе равно выходному напряжению Uq0=Uq=UI(I—у), а во

89

второй схеме (рис. 4-1,6) это напряжение равно средне­ му значению напряжения на диоде разряда и Со=ил= = yUo=Uy/(\—у). Как -следует из схемы замещения, напряжение на диоде разряда (падение напряжения на Рд) является разностью между выходным и входным на-

6)

в)

Рис. 4-1. Принципиальные схемы импульсных преоб­ разователей с повышенным выходным напряжением.

а — схема с параллельным конденсатором С0; б — схема с последовательным конденсатором С0; в — соответствующие обеим схемам расчетные диаграммы токов и напряжений прерывателя Я и диода Д.

пряжениями и л=исй—Ий—U, и поэтому последователь­ ный накопительный конденсатор (рис. 4-1,6) может быть выбран на меньшее напряжение, чем параллельный

(рис. 4-1,а).

Из схемы замещения (рис. 4-2) на основе законов Кирхгофа может быть получен ряд выражений для опре­ деления средних значений токов и напряжений по задан-

90 ■

ным величинам входной э. д. с. Е и выходного тока /а. Эти выражения сведены в табл. 4-1.

В табл. 4-1 также приведены значения, которые рас­ сматриваемые величины имеют при -у’ = 0; 0,5; 1,0, а так­ же в случаях, когда одно из омических сопротивлений R и Ro или оба сопротивления равны нулю.

Если, так же как в § 2-1, обозначить падение напря­ жения на сопротивлении цепи нагрузки Ra через URо = = /о/?о'и падение напряжения на сопротивлении источни-

/= Е> рд

Рис. 4-2. Расчетная схема замещения для средних значении токов и напряжений импульсного пре­ образователя с повышенным выходным напряже­ нием.

и э. д. с. источника питания Е, то выражения в табл. 4-1 в относительных единицах могут быть преобразованы к следующему виду:

При этом необходимо отметить, что величиной R з схемах на рис. 4-1,а, б и 4-2 должны быть учтены так­ же омические сопротивления дросселей L и L^. Как пока­ зывают экспериментальные исследования эти сопротив-

91

ИЛ И

^Омакс—-S'2/4/оЙ.

Из этой зависимости следует, что повышение выход­

94

строения внешних (нагрузочных) характеристик преоб­ разователя при разных коэффициентах заполнения. Эти характеристики показаны на рис. 4-6. Из них следует, что чем больше выходное напряжение U0... и соответст­ венно коэффициент заполнения у, тем мягче внешняя характеристика преобразователя. Это в отдельных слу­

95

известными являются э. д. с. источника питания Е и за­ данный пусковой ток тяговых двигателей, а определяе­ мыми— ток источника питания I, выходное напряжение Uо и э. д. с. двигателей Е0, в этом случае в качестве из­ вестных могут быть приняты противо-э. д. с. приемника энергии Е0 и заданный тормозной ток двигателей /, а искомыми функциями можно считать зависимости тока приемника энергии І0, выходного напряжения U0 и э. д. с. двигателей Е от коэффициента заполнения у.

(4-1), т. е. /0= (1—у)/, а зависимость выходного напря­ жения от коэффициента заполнения согласно схеме за­

Вслучае, когда па общий приемник энергии работает

тпараллельных цепей двигателей, падение напряжения в омическом сопротивлении приемника !Raувеличивается в т раз и, следовательно, выражения (4-13) и (4-14) имеют вид:

а выражение (4-1)

В некоторых случаях при рекуперативно-реостатном торможении с последовательно включенным омическим сопротивлением с целью ограничения напряжения на коллекторах генерирующих машин сопротивление Ra не должно превышать определенное значение, которое мо­ жет быть найдено из (4-16) при у = 0 как

96

Вариант 1 — рекупе­ ративное торможение на контактную сеть, когда при­

ближенно можно принять, что -Ro=0 и согласно (4-15)

и (4-16)

Uo— E0;

E = I R + ( l —y)E0.

Вариант 2 — рекуперативное торможение на общую аккумуляторную батарею. В этом случае при т = 6 ; Ей=

98

или в относительных единицах (по Отношению к Току нагрузки /о) как

(4-20)

^i'o 1

где Tli = Li/Rq\ Яэ=и/І0.

В интервале уТ к диоду Д приложено обратное на­ пряжение и конденсатор С0 разряжается током нагрузки іо. Если пренебречь пульсациями этого тока, то напря­ жение на конденсаторе в этом интервале можно опреде­

или в относительных единицах (по отношению к входно­ му напряжению U)

где тсо=ЯоС0.

Пульсации тока нагрузки могут быть приближенно оценены на основе следующих допущений. В интервале уТ напряжение на конденсаторе С0 является линейной функцией времени. Если допустить, что в интервале (1 —у)Т, когда прерыватель находится в непроводящем состоянии (рис. 4-9,а), заряд конденсатора также про­ исходит при неизменном токе ісо=іы—/о « /ы —/о, то мгновенные значения напряжения исо в этом интервале возрастают по прямой (рис. 4-9,г). Следовательно, в про­ межутке времени Т/2 (рис. 4-9,г), когда Uco<U0, к ин­ дуктивности Lo приложено отрицательное напряжение Wjlo=Wco— Uo и ток і0 уменьшается. Согласно методу эквивалентного интеграла (§ 1-3) фактическое напряже­ ние uL0 в этом интервале может быть заменено эквива­ лентной величиной ДС/со/4 и тогда L0dioldt=AUCol4. По­ стоянная величина производной в этом уравнении может быть заменена отношением конечных приращений Д/0/(Т/2), и, следовательно, с учетом (4-21)