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

Т а б л и ц а 3-3- .

найдено путем исследования функции (3-41) на максимум, т. е. при­ равниванием нулю производной dAi/co*/^Y> откуда следует, что пуль­ сации имеют наибольшее значение при -у=0,5. Это подтверждается также кривой 4 на рис. 3-6, где показаны результаты расчета при

конденсатора получены выражения

пульсаций тока дросселя выход­ ного фильтра при разных спосо­ бах регулирования могут быть найдены іпо (3-19) путем .подста­ новки Т согласію (2-22) — (2-24)

и (3-26). Эти выражения (3-50) — (3-53) сведены в табл. 3-3.

О0,2 ОЯ О.Б 0.8 1,0 Максимальные значения этих

80

Т а б л и ц а 3-4

ІЗ Отношение максимальных пульсаций при первом и четвертом способах регулирования

Примечание. -CjT.д= /.д/7?а; /?в= П //0-

значении К.і принимается большее. Оба условия дают одинаковое значение К і , если

и, следовательно, критическое значение отношечшя к равно:

з

(3-68) в табл. 3-4.

Постоянная регулирования К\ в последних выражениях, как

у. пульсации при обоих рассматриваемых способах регулирования

В качестве примера на рпс. 3-8 дана сравнительная оценка пуль­ саций при умпп=0,05, а на рис. 3-9—при у Мпв=0,1.

82

3-4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Емкость С0 и индуктивность С0 вы ходного фильтра для рассмотрен­

ных способов регулирования могут быть определены по заданным

LoCo и для каждого способа регулирования принимается большее

значение;

по выражениям в табл. 3-3 определяется индуктивность дроссе­ ля выходного фильтра До;

емкость конденсатора выходного фильтра определяется как С0=

—LoCo/Lo.

Обозначив найденную величину произведения LoCo через посто­ янную А, а отношение L2o/Co как В, можем составить два уравне­

тода эквивалентного интеграла), f: поэтому определенный теоретиче­

ский и практический интерес представляет сравнение этих выражении с результатами «классического» анализа рассматриваемых схем. Та­ кие исследования отражены в работе [Л. 22], где аналитически ис­ следованы "электромагнитные процессы в схеме с последовательным

ния мгновенных значений тока дросселя фильтра, тока нагрузки н напряжения конденсатора фильтра (см. табл. 1—3 в [Л. 22]). Путем подстановки в этих выражениях граничных условий в конце каждого режима можно получить систему шести трансцендентных уравнений с шестью неизвестными граничными условиями. Решение этой систе­

фильтра и напряжения на конденсаторе

Переписывая эти выражения в относительных единицах с обоз­ начениями, принятыми в настоящей работе, получаем:

85

шем случае после подобного преобразования можно получить из

(3-81):

пульсациями напряжения и наоборот, а вместо постоянной времени тс поставить r L (табл. 3-5).

Поэтому в нашем случае действительна также сравнительная оценка выражений, полученных классическим путем и методом эквивалентного интеграла, показанная па рис. 2-22 и 2-23, и, сле­ довательно, вывод о том, что если относительные пульсации тока и напряжения не должны превысить величину 0 ,2 , то для расчета

параметров выходного фильтра могут быть применены приближенные выражения, полученные методом эквивалентного интеграла.

пренебречь, может быть предложен следующий порядок расчета:

по заданному значению допустимых пульсаций напряжения па конденсаторе выходного фильтра согласно (3-82) определяется про­ изведение Z-oCo (при этом могут быть использованы также кривые на рис. 2 -2 1 );

по заданному значению допустимых пульсаций тока дросселя

фильтра Д /х,оім пкс * н найденному Шфо= 1 /^ДоСо из (3-80) вычис­

ляется необходимая индуктивность фильтра L0;

емкость конденсатора фильтра определяется как С0 =ДоСо/іо. Параметры прерывателя П и диодов разряда ДО в импульсных

преобразователях с выходным индуктивно-емкостным фильтром мо­ гут быть выбраны, в основном, по таким же соображениям, что и для импульсных преобразователей, рассмотренных в предыдущей главе. Некоторая особенность здесь заключается в том, что комму­ тирующая емкость прерывателя П должна быть рассчитана для запи­

рания максимальных мгновенных значений тока дросселя выходного фильтра, т. е. / ьо + ~Д~&Іьо, а не максимального значении тока на­

грузки Іо+ ~ 2 Д /о, как в гл. 2.

Приведенный в данной главе анализ основных характеристик импульсных преобразователен с выходным индуктивно-емкостным фильтром позволяет сформулировать некоторые выводы:

1. Импульсные преобразователи с выходным индуктивно-емко­ стным фильтром могут быть осуществлены по схемам с параллель­ ным (рис. 3-1,а) или последовательным сглаживающим конденсато­

для обеих рассматриваемых схем одинаковы и совпадают с соот­ ветствующими характеристиками импульсных преобразователей без выходного индуктивно-емкостного фильтра.

3. Пульсации тока дросселя и напряжения на конденсаторе выходного фильтра, а также тока нагрузки в схемах с параллель­ ным или последовательным сглаживающим конденсатором (рис. 3-1,о, 1-15,п) определяются одинаковыми выражениями (3-19) — (3-21).

4. Пульсации тока и напряжения выходного н входного фильтров импульсных преобразователей с пониженным выходным напряжени­ ем соответствуют условиям дуальности, и поэтому расчетные выра­

5. При принятых допущениях относительные величины пульса­ ций тока дросселя выходного фильтра не зависят от величины емко­ сти этого фильтра (3-19) и обратно пропорциональны эквивалентной постоянной времени дросселя ті, = /-о/Лэ = Ь<Л/Н. Относительные ве­ личины пульсаций напряжения па конденсаторе выходного фильтра не зависят от величины входного напряжения U и тока нагрузки / о. Эти пульсации обратно пропорциональны произведению L0C0 вы­

ходного фильтра.

6 . Максимальные значения пульсаций тока нагрузки, напряже­

затель у. меньше минимального коэффициента заполнения умин, то

для обеспечения минимальных пульсаций токов и напряжений на выходе преобразователя может быть рекомендован первый и чет­ вертый способы регулирования.

Если X больше умпн, но меньше

ношение пульсаций точа дросселя выходного фильтра при первом и четвертом способах регулирования увеличивается пропорционально х, отношение пульсаций напряжения на сглаживающем конденсаторе

87

Г л а в а ч е т в ё р т а я

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПОВЫШЕННЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Как было отмечено в гл. 3, стабилизация напряжения на нагрузке, в частности, на тяговых двигателях электро­ подвижного состава постоянного тока может быть осу­ ществлена, если номинальное напряжение нагрузки вы­ бирается меньшим, чем напряжение источника питания. Однако при этом в ряде практических случаев для многодвлгательного тягового электропривода необходимо установить большее число параллельно работающих прерывателей и, следовательно, иметь большее количест­ во тиристоров и диодов, чем при более высоком выход­ ном напряжении.

Поэтому в этой и последующей главах рассмотрены импульсные преобразователи, позволяющие осуществлять стабилизацию повышенного выходного напряжения. В данной главе рассмотрены импульсные преобразова­ тели, позволяющие регулировать выходное напряжение вверх от уровня входного напряжения. Для этого основ­ ные элементы импульсного преобразователя (прерыва­ тель и вентили разряда) должны быть соединены по другой схеме. В гл. 5 проанализированы импульсные преобразователи, которые дают возможность плавно регулировать выходное напряжение как ниже, так и вы­ ше уровня входного напряжения (без переключения схе­ мы) .

Получаемый при этом эффект улучшения тяговых свойств электротранспортных средств, которые в усло­ виях эксплуатации часто вынуждены работать при пони­ женном напряжении, рассмотрен в [Л. 21]. В этой работе проанализирована возможность улучшения скоростных и разгонных характеристик тягового электропривода при питании его от источника неограниченной и ограничен­ ной мощности (контактной сети и аккумуляторной бата­ реи). Показано также, что при питании тягового привода от источника ограниченной мощности регулирование вы­ ходного напряжения импульсного преобразователя в диа­ пазоне ниже напряжения источника питания целесооб­ разно осуществлять при постоянстве тока нагрузки (тяговых двигателей), а в диапазоне выше напряжения источника питания —при постоянстве тока источника питания.

88