34. Преобразователи переменного напряжения двухсторонним регулированием.
Основным элементом однофазного регулятора является тиристорный симистор, он представляет собой два встречно-параллельно включенных тиристора, при помощи, которых нагрузка подсоединяется к цепи переменного тока (рисунок 16.1).
Рисунок 16.1 - Схема однофазного регулятора переменного напряжения
При фазовом методе частота выходного напряжения соответствует частоте питающей сети, а регулирование производится путем изменения формы кривой выходного напряжения и тока. Форма тока зависит от характера нагрузки. Рассмотрим простой случай, когда . Нагрузка чисто активная характерная для электротермических установок и ламп накаливания.
Фазовое регулирование возможно с отстающим углом управления ; с опережающим углом управления ; либо с тем и другим (двустороннее фазовое управление).
Работа регулятора с двухсторонним фазовым управлением также возможна только при принудительной коммутации.
Рисунок 16.4 - Временная диаграмма фазового метода с двухсторонним управлением
При двухстороннем управлении из синусоидального напряжения выделяется центральная часть. Открытие тиристора происходит с запаздыванием на угол , а закрытие - с опережением на этот угол. Коммутация происходит под действием управляющих импульсов тока. Зависимость действующего значения выходного напряжения определяется выражением
.
(16.5)
Форма
тока, потребляемая от сети при чисто
активной нагрузке, совпадает с формой
выходного напряжения. Фазовый сдвиг
между питающим напряжением и первой
гармонической составляющей тока
.
При нахождении интеграла учтем, что
Регулировочные характеристики рассмотренных преобразователей показаны на рисунке 16.5.
Рисунок 16.5 - Регулировочные характеристики: 1 - с отстающим и с опережающим углом управления; 2 - с двухсторонним управлением
Для всех случаев среднее значение тока через тиристор принимает максимальное значение при и равно
, (16.6)
а максимальное значение обратного напряжения
. (16.7)
35. Преобразователи постоянного напряжения понижающий.
Этот тип преобразователя называется понижающим, так как его выходное напряжение не может превышать входное. В соответствии со схемой (рисунок 17.3a.) его называют преобразователем с последовательным ключом.
Рисунок 17.3 - Понижающий преобразователь постоянного напряжения –а и диаграмма его работы -b
Импульсное
преобразование вызывает значительную
пульсацию выходного напряжения. Поэтому
на выходе преобразователя для уменьшения
пульсаций включают фильтр. Для
рассматриваемой схемы наиболее
эффективным и распространенным
является
L-фильтр.
На рисунке 17.3,а представлена силовая
часть схемы преобразователя с L-фильтром,
ключом S
и обратным диодом VD.
Последний создает цепь протекания тока
при выключении ключа
S.
При отсутствии диода
VD
будут возникать недопустимые перенапряжения
на ключе при его выключении, обусловленные
возникновением противо-э.д.с.
в индуктивности фильтра.
При
работе преобразователя происходит
периодическое изменение двух состояний
схемы. Первое состояние (интервал
I) (рисунок
17.3,b)
имеет место при включенном ключе S
длительностью
.
На этом интервале ток
протекает через индуктивность и нагрузку,
диод VD
заперт обратным напряжением. За счет
тока
в
индуктивности накапливается
электромагнитная энергия. Второе
состояние (интервал
II) при
выключенном состоянии ключа S
в течение времени
.
На этом интервале ток
создается
за счет энергии, накопленной в индуктивности
на первом интервале, и протекает через
диод VD.
Принимая ключ S,
источник E
и реактор
идеальными, а сопротивление нагрузки
малым, составим уравнения для I-го
интервала
(17.2)
и II–го
интервала
(17.3)
Учитывая,
что изменение тока происходит по
линейному закону, уравнения можно
переписать в виде
;
(17.4)
.
(17.5)
Из
этих уравнений следует, что
,
в соответствии с этим выражением
регулировочная характеристика имеет
вид, показанный на рисунке 17.6,I.
Рисунок 17.6 - Регулировочные характеристики импульсных преобразователей: понижающего - I, повышающего –II, повышающего с инверсией –III