Файл: Electron_SE.pdf

341

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà, çàðÿäæàºòüñÿ äî íàïðóãè 2U

æ

, à íà íàâàí-

òàæåíí³ R

í

 ç’ÿâëÿºòüñÿ ïîçèòèâíèé ñïëåñê íàïðóãè.

ϳñëÿ çàê³í÷åííÿ ïðîì³æêó ÷àñó, ùî â³äïîâ³äຠïîçèòèâí³é ï³âõâèë³

çì³ííî¿ íàïðóãè íàâàíòàæåííÿ, ÑÊ âìèêຠòèðèñòîð VS2 ³ íàïðóãà äæå-

ðåëà æèâëåííÿ ïîäàºòüñÿ íà ï³âîáìîòêó w

 //

1

. Êîíäåíñàòîð Ñ

ê

 ÷åðåç VS2

ï³äìèêàºòüñÿ ïàðàëåëüíî äî VS1, ïðè÷îìó ïîëÿðí³ñòü íàïðóãè íà íüî-

ìó º òàêîþ, ùî âèìèêຠîñòàíí³é.

Ïîëÿðí³ñòü å.ð.ñ., íàâåäåíî¿ â îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà ï³ñëÿ âìè-

êàííÿ VS2, íà ñõåì³ ïîêàçàíà ó äóæêàõ. Êîíäåíñàòîð Ñ

ê

 ïî÷èíຠïåðå-

çàðÿäæàòèñü äî íàïðóãè 2U

æ 

 ³ç çâîðîòíîþ ïîëÿðí³ñòþ

(âêàçàíà íà ñõåì³

òàêîæ ó äóæêàõ). Íà íàâàíòàæåíí³

âèíèêຠíåãàòèâíèé ñïëåñê íàïðóãè.

Ïî çàê³í÷åíí³ ïðîì³æêó ÷àñó, ùî â³äïîâ³äຠíåãàòèâí³é ï³âõâèë³ çì³ííî¿

íàïðóãè, ÑÊ çíîâó âìèêຠòèðèñòîð VS1 ³ ïðîöåñè ïîâòîðþþòüñÿ.

Ðîáîòó îäíîôàçíîãî ³íâåðòîðà ñòðóìó ³ëþñòðóþòü ÷àñîâ³ ä³àãðàìè,

íàâåäåí³ íà ðèñ. 11.3.

×àñ,  ïðîòÿãîì  ÿêîãî

íàïðóãà ì³æ àíîäîì òà

êàòîäîì òèðèñòîðà, íà-

ïðèêëàä, VS1, íåãàòèâíà,

íàçèâàºòüñÿ ÷àñîì çàïè-

ðàííÿ:

,

âèì

çàï

t

τ

≥

äå 

t

âèì

 – ÷àñ âèìèêàííÿ

òèðèñòîðà).

ßêùî  íàâàíòàæåííÿ

àêòèâíå, òî

     t

çàï

=0,7R

/

í

Ñ

ê

, 

   (11.1)

äå  R

/

í

=R

í

n

2 

  –  îï³ð  íà-

âàíòàæåííÿ, çâåäåíèé äî

ïåðâèííîãî êîëà òðàíñ-

ôîðìàòîðà (n=2w

1

/w

2

).

ßêùî  íàâàíòàæåííÿ

³íäóêòèâíå, òî

;

4

Ò

k

æ

çàï

I

Ñ

U

t =

 (11.2)

è

í

u

VS1

è

ê2

è

ê1

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

è

Ñê

-2U

æ

+2U

æ

+2U

æ

-2U

æ

t

çàï

2U

æ

/n

Ðèñ. 11.3 – ×àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè

îäíîôàçíîãî ³íâåðòîðà ñòðóìó

342

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

.

çâ³äêè

 ,

i

UC

t

it

UC

Q

=

=

=

(11.3)

Òàêèì ÷èíîì, ³íâåðòîð ôîðìóº íà íàâàíòàæåíí³ çì³ííó íàïðóãó, ôîð-

ìà ÿêî¿ âèçíà÷àºòüñÿ ôîðìîþ íàïðóãè íà êîíäåíñàòîð³ Ñ

ê

 ³ çàëåæèòü

â³ä âåëè÷èíè îïîðó íàâàíòàæåííÿ. Ç³ çá³ëüøåííÿì îñòàííüîãî ñòàëà

÷àñó çàðÿäó êîíäåíñàòîðà 

2

n

R

Ñ

í

ê

çàð

=

τ

 (äå n – êîåô³ö³ºíò òðàíñôîð-

ìàö³¿ òðàíñôîðìàòîðà) çá³ëüøóºòüñÿ ³ ôîðìà íàïðóãè íà íüîìó íàáëè-

æàºòüñÿ äî òðèêóòíî¿. ¯¿ àìïë³òóäà ïðè öüîìó çá³ëüøóºòüñÿ (ïðè çáåðå-

æåíí³ ñåðåäíüîãî çà ï³âïåð³îäà çíà÷åííÿ íàïðóãè). Ó ðåçóëüòàò³, ïðè õî-

ëîñòîìó õîä³ çà â³äñóòíîñò³ âòðàò â åëåìåíòàõ ïðèñòðîþ íàïðóãà íà íà-

âàíòàæåíí³ ³ êîíäåíñàòîð³ áåçìåæíî çðîñòຠ(ðåàëüíî âèíèêàþòü çíà÷í³

ïåðåíàïðóãè) – äæåðåëî ñòðóìó íàìàãàºòüñÿ ï³äòðèìóâàòè âåëè÷èíó

ñòðóìó íåçì³ííîþ. Öå ìîæå ïðèçâåñòè äî âèõîäó ³íâåðòîðà ç ëàäó.

11.1.3. Ï³âìîñòîâèé îäíîôàçíèé ³íâåðòîð íàïðóãè

Ñõåìà  ï³âìîñòîâîãî  îäíîôàçíîãî  ³íâåðòîðà  íàïðóãè çîáðàæå-

íà íà ðèñ. 11.4. Ñèëîâ³ ëàíöþãè âèä³ëåí³ íà í³é á³ëüø òîâñòèìè ë³í³ÿìè

(ïîð³âíÿéòå öþ ÷àñòèíó ñõåìè ç ïîäâîþâà÷åì íàïðóã蠖 äèâ. ðèñ. 9.9).

+

(+)

+

-

(-)

(+)

+

(

-

)

-

VS4

VD1

VS1

VS3

I

í1

I

í2

R

í

L

ê

C

ê

C1

VD2

C2

-

VS2

U

æ

+

+

-

-

Ðèñ. 11.4 – Ï³âìîñòîâèé îäíîôàçíèé ³íâåðòîð íàïðóãè

Òàêîãî òèïó ñõåìè íàçèâàþòü ï³âìîñòîâèìè, áî ïîëîâèíó ìîñòó â

íèõ ñêëàäàþòü âåíòèë³ (òóò – òèðèñòîðè VS1 ³ VS2), à äðóã󠖠³íø³

åëåìåíòè (òóò – êîíäåíñàòîðè Ñ

1

 ³ Ñ

2

).

Ðåøòà åëåìåíò³â º åëåìåíòàìè ñõåìè ïðèìóñîâî¿ êîìóòàö³¿. Òàê,

òèðèñòîð  VS3, ä³îä VD1  ðàçîì ³ç êîìóòóþ÷èìè êîíäåíñàòîðîì Ñ

ê

  ³

343

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

äðîñåëåì L

ê

 óòâîðþþòü êîíòóð ïðèìóñîâîãî âèìèêàííÿ òèðèñòîðà VS1,

à VS4 ³ VD2 ðàçîì ³ç Ñ

ê

 ³ L

ê

 – êîíòóð ïðèìóñîâîãî âèìèêàííÿ òèðèñòîðà

VS2.

Ïî÷åðãîâå âìèêàííÿ òèðèñòîð³â VS1 ³ VS2 ïðèçâîäèòü äî ï³äìèêàí-

íÿ äî íàâàíòàæåííÿ íàïðóãè êîíäåíñàòîðà Ñ

1

: U

Ñ1 

=

U

æ 

/2 (ïðîò³êàº

ñòðóì ²

í1

) àáî êîíäåíñàòîðà Ñ

2

 ç òàêîþ æ íàïðóãîþ U

Ñ2

= U

æ 

/2 (ïðî-

ò³êຠñòðóì ²

í2

).

Ðîáîòà ñõåìè ïîëÿãຠó íàñòóïíîìó.

ϳñëÿ ï³äìèêàííÿ äæåðåëà æèâëåííÿ ³ çàðÿäó êîíäåíñàòîð³â Ñ

1

 ³ Ñ

2

ñõåìà êåðóâàííÿ (íà ðèñóíêó íå ïîêàçàíà) âìèêຠñïî÷àòêó, íàïðèê-

ëàä, òèðèñòîð VS4.

Êîíäåíñàòîð  Ñ

ê

 çàðÿäæàºòüñÿ äî íàïðóãè  U

æ

/2  ç ïîëÿðí³ñòþ, âêà-

çàíîþ íà ðèñóíêó áåç äóæîê ïî êîíòóðó (+Ñ

2

, R

í

, Ñ

ê

, L

ê

, VS4, -Ñ

2

). Ï³ñëÿ

çàê³í÷åííÿ çàðÿäó Ñ

ê

 VS4 ñàì âèìèêàºòüñÿ, áî ñòðóì ÷åðåç íüîãî çíè-

æóºòüñÿ äî íóëÿ.

Öå º ï³äãîòîâ÷èì åòàïîì ðîáîòè ïðèñòðîþ.

Äàë³ ñõåìà êåðóâàííÿ âìèêຠòèðèñòîð VS1 ³ íà íàâàíòàæåíí³ ç’ÿâ-

ëÿºòüñÿ ïîçèòèâíà íàïðóãà (ïîëÿðí³ñòü âêàçàíà áåç äóæîê).

Ïî çàê³í÷åíí³ òðèâàëîñò³ ï³âïåð³îäó ñõåìà êåðóâàííÿ âìèêຠòèðèñ-

òîð  VS3.

³äêðèòèé òèðèñòîð VS3 ³ çóñòð³÷íî-ïàðàëåëüíî óâ³ìêíåí³ òèðèñòîð

VS1 òà ä³îä VD1 óòâîðþþòü êîíòóð êîëèâàëüíîãî ïåðåçàðÿäó êîíäåí-

ñàòîðà Ñ

ê

. Ñòðóì ðîçðÿäó Ñ

ê

 çì³íþºòüñÿ çà ñèíóñî¿äíèì çàêîíîì, áî L

ê

³ç Ñ

ê

 ÿâëÿþòü ñîáîþ ïîñë³äîâíèé ðåçîíàíñíèé êîëèâàëüíèé êîíòóð:

,

sin

0

t

I

i

êm

ê

ω

=

(11.4)

äå                                       

ê

ê

æ

êm

Ñ

L

U

I

2

=

 –                                  

(11.5)

àìïë³òóäà ñòðóìó êîíòóðó.

Õâèëüîâèé îï³ð êîíòóðó:

.

ê

ê

Ñ

L

=

ρ

(11.6)

Ðåçîíàíñíà (âëàñíà) ÷àñòîòà êîíòóðó:

.

1

0

ê

ê

C

L

=

ω

(11.7)

344

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

u

VD1

i

VD1

I

í

1

I

êm

t

çàï

t

1

i

ê

i

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

Ò

0

/2

-U

æ

/2

è

Ñê

+U

æ

/2

(i

ê

 – 

²

í

1

)

Ðèñ. 11.5 – ×àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè

êîíòóðó ïðèìóñîâîãî çàïèðàííÿ

òèðèñòîðà

Äîêè ³

ê 

< ²

í1

, ðîçðÿäíèé ñòðóì ³

ê 

òå÷å ÷åðåç òèðèñòîð VS1 íàçóñòð³÷

ñòðóìîâ³ ²

í1

:

.

1

1

ê

í

VS

i

I

i

−

=

                                            (11.8)

ßê ò³ëüêè âèÿâèòüñÿ, ùî ³

ê 

> ²

í1

, ñòðóì òèðèñòîðà VS1 ïîòå÷å ÷åðåç

VD1. Äî òèðèñòîðà VS1 òåïåð ïðèêëàäàºòüñÿ çâîðîòíà íàïðóãà, ùî äî-

ð³âíþº ïàä³ííþ íàïðóãè íà VD1 (äî îäíîãî âîëüòà) ³ VS1 çàêðèâàºòüñÿ.

×àñ ïðîò³êàííÿ ñòðóìó ÷åðåç VD1 íàçèâàºòüñÿ ÷àñîì çàïèðàííÿ t

çàï

òèðèñòîðà VS1. Â³í ïîâèíåí ïåðåâèùóâàòè ÷àñ âèìèêàííÿ òèðèñòîðà:

 t

çàï

> 

t

âèì 

.

(11.9)

Ïî çàê³í÷åíí³  êîëèâàëüíîãî  ïåðåçàðÿäó  êîíäåíñàòîðà  Ñ

ê

  ñòðóì

³

ê 

= 0, à Ñ

ê

 âèÿâëÿºòüñÿ çàðÿäæåíèì äî íàïðóãè U

æ

/2 ç³ çâîðîòíîþ

ïîëÿðí³ñòþ (íà ñõåì³ ó äóæêàõ), à VS3 ñàì âèìèêàºòüñÿ.

Òåïåð ñõåìà ãîòîâà äî íàñòóïíîãî öèêëó ðîáîòè, êîëè íà íàâàíòà-

æåíí³ áóäå ôîðìóâàòèñü íåãàòèâíà ï³âõâèëÿ íàïðóãè (ïîëÿðí³ñòü âêà-

çàíà ó äóæêàõ), äëÿ ÷îãî ñõåìà êåðóâàííÿ ñïî÷àòêó âìèêຠòèðèñòîð

VS2, à ïî çàê³í÷åíí³ òðèâàëîñò³ ï³âõâèë³ – òèðèñòîð VS4  ³ ò. ä.

Òèðèñòîðè VS3 ³ VS4, çðîçóì³ëî,

ìàþòü ïîòóæí³ñòü çíà÷íî ìåíøó

çà VS1 ³ VS2, áî ïðàöþþòü êîðîò-

êî÷àñíî (ò³ëüêè íà ÷àñ çàïèðàííÿ

ñèëîâèõ òèðèñòîð³â).

²íâåðòîð íàïðóãè ôîðìóº íà íà-

âàíòàæåíí³ íàïðóãó, à ôîðìà ñòðó-

ìó  âèçíà÷àºòüñÿ  õàðàêòåðîì  íà-

âàíòàæåííÿ.

×àñîâ³ ä³àãðàìè ðîáîòè êîíòóðó

ïðèìóñîâîãî çàïèðàííÿ òèðèñòîð³â

íàâåäåí³ íà ðèñ. 11.5.

²ç ä³àãðàì âèäíî, ùî

,

2

2

1

0

t

T

t

çàï

−

=

         (11.10)

äå  Ò

0

  –  ïåð³îä  âëàñíèõ  êîëèâàíü

êîíòóðó;

;

1

2

0

0

ê

ê

C

L

f =

π

=

ω

   (11.11)

345

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

;

1

0

0

f

T =

(11.12)

;

2

0

ê

ê

C

L

T

π

=

(11.13)

.

sin

0

t

I

i

êm

ê

ω

=

(11.14)

Ó ìîìåíò, êîëè t = t

1

, ³

ê 

= ²

í1

, à çíà÷èòü

1

0

1

sin t

I

I

êm

í

ω

=

;

(11.15)

;

arcsin

arcsin

1

1

1

0

1

êm

í

ê

ê

êm

í

I

I

L

I

I

t

Ñ

=

=

ω

=

(11.16)

).

arcsin

2

(

1

êm

í

ê

ê

çàï

I

I

L

t

Ñ

−

π

=

(11.17)

ßêùî ²

êm 

= 2²

í1

, òî

;

3

2 π

⋅

=

ê

ê

çàï

L

t

Ñ

.

âèì

çàï

t

τ

>

Ðîçðàõóíîê ïàðàìåòð³â êîëà êîìóòàö³¿ ïðîâîäèòüñÿ ³ç äâîõ îñòàíí³õ

âèðàç³â. Çíà÷åííÿ L

ê

 òà C

ê

 çíàõîäÿòüñÿ ³ç âèðàç³â:

;

2

2

1

í

ê

ê

æ

I

Ñ

L

U

=

                                          (11.18)

.

3

2

âèì

ê

ê

çàï

Ñ

L

t

τ

>

π

⋅

=

                                (11.19)

11.1.4. ²íâåðòîðè íàïðóãè íà ïîâí³ñòþ êåðîâàíèõ

íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ  ïðèëàäàõ

²ç ðîçãëÿíóòîãî âèùå âèïëèâàº, ùî îäí³ºþ ç îñíîâíèõ ïðîáëåì, ÿêó íåîá-

õ³äíî âèð³øóâàòè ïðè ñòâîðåíí³ àâòîíîìíèõ ³íâåðòîð³â íà òðàäèö³éíèõ îäíî-

îïåðàö³éíèõ òèðèñòîðàõ (ñèãíàëîì êåðóâàííÿ ¿õ ìîæíà ò³ëüêè âìèêàòè) º