3.1.1 Обеспечение формирования линейных регулировочных характеристик управляемого выпрямителя

В современных управляемых вентильных преобразователях наибольшее распространение получили полупроводниковые системы импульсно-фазового управления (СИФУ) с вертикальным принципом управления.

Функциональная схема СИФУ с вертикальным принципом управления представлена на рис.3.1.1. Генератор опорного напряжения (ГОН), синхронизованный с напряжением сети, формирует опорное напряжение Uo. Последнее сравнивается с управляющим напряжениемUу на входе СИФУ. В момент их равенства генератор импульсов (ГИ) формирует управляющий импульсUи, подаваемый на управляющий электрод тиристора.

ГОН

ГИ

_{Uo Uн}

Uy

Рисунок 3.1.1 – Функциональная схема полупроводниковой СИФУ свертикальным принципом управления

Вид регулировочных характеристик СИФУ α=f(Uу) и управляемого преобразователяEd=f(Uу) от формы опорного напряжения. Рассмотрим и рассчитаем три вида опорного напряжения и посмотрим с каким опорным напряжением характеристики будут более линейными.

Синусоидальное опорное напряжение определяется по формулам:

Пилообразное с линейной рабочей частью:

Треугольное опорное напряжение:

Рассчитаем данные регулировочные характеристики в среде Mathcad:

Возьмем амплитуду опорного напряжения Umo=2,а Q=2*π/3, получим:

Из графиков видно, что характеристика Ed более линейная, поэтому для обеспечения более линейной характеристики в качестве опорного напряжения выбираем синусоидальное.

3.2 Расчёт внешних характеристик преобразователя.

Расчет внешней характеристики преобразователя в зоне непрерывных токов нагрузки. Производим по формуле:

Расчет характеристики проводим для минимального и максимального углов управления.

Минимальный угол управления принимаем равным 0°. Максимальный угол управления 87.495°

Для максимального угла управления:

Минимальное значение напряжения по внешней характеристике:

Для минимального угла управления:

Результаты расчета сведем в таблицу:

Максимальное значение напряжения по внешней характеристике:

Выражение для расчета внешней характеристики граничного режима работы :

Полученное значение граничного тока, подставляя в формулу, получим значение напряжения на нагрузке.

Границу условно принимаем линеаризованной для упрощения расчета.

В ходе расчета был получен реальный диапазон регулирования:

D_реальн- реальный диапазон регулирования:

где U_ЦП - падение напряжения цепей преобразователя:

Следовательно, мы обеспечили необходимый диапазон регулирования, это удалось сделать из-за того, что есть хороший запас по напряжению - порядка 30 В.

4 Расчёт энергетических характеристик преобразователя

4.1 Расчёт кпд преобразователя.

КПД преобразователя характеризует отношение потребляемой из сети активной мощности и мощности на стороне постоянного тока (3):

где Р_d- мощность, поступающая в нагрузку, Вт.

Потери мощности в первичной обмотке трансформатора, Вт:

- потери мощности во вторичной обмотке трансформатора, Вт;

- потери мощности на вентиле, Вт;

- потери мощности на коммутацию, Вт;

Т.о. КПД преобразователя:

Делаем вывод, что с уменьшением формирующегося напряжения уменьшается К.П.Д преобразователя. Поэтому рекомендуется эксплуатировать данный преобразователь с максимальным углом управления 76 градусов, что соответствует К.П.Д 60%.