Файл: Electron_SE.pdf

376

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

ñèëîâèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ êëþ÷³â, ç’ºäíàíèõ

çà â³äîìèìè ñõåìàìè âèïðÿìëÿ÷³â (ÿê ïðà-

âèëî, ìîñòîâèõ). ßêùî ó ÿêîñò³ êëþ÷³â òàêî-

ãî ïåðåòâîðþâà÷à îáðàíî ïîâí³ñòþ êåðîâàí³

íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïðèëàäè (ñèëîâ³ ÁҲǠ÷è äâî-

îïåðàö³éí³ òèðèñòîðè), òî, çì³íþþ÷è àëãîðèòì

êåðóâàííÿ êëþ÷àìè, ìîæíà çàáåçïå÷èòè áóäü-

ÿê³ ðåæèìè ïåðåòâîðþâà÷à, ùî â³äïîâ³äàþòü

âåêòîðí³é ä³àãðàì³ íà ðèñ. 12.5. Òóò ïîêàçàíî

âåêòîðè ñòðóìó I òà íàïðóãè U ç áîêó äæåðåëà çì³ííîãî ñòðóìó íà êîìï-

ëåêñí³é ïëîùèí³. Ïåðåòâîðþâà÷ ìîæå ïðàöþâàòè ÿê ó ðåæèì³ âèïðÿìëåí-

íÿ (êâàäðàíòè I òà IV), òàê ³ ó ðåæèì³ ³íâåðòóâàííÿ (êâàäðàíòè II òà III).

Ïîâíà êåðîâàí³ñòü ñèëîâèõ êëþ÷³â ó äàíîìó âèïàäêó äîçâîëÿº çàáåçïå÷è-

òè ðîáîòó ó êâàäðàíòàõ I òà II, áåç çàñòîñóâàííÿ âóçë³â ïðèìóñîâî¿ êîìó-

òàö³¿. Çàâäÿêè öüîìó òàê³ ïåðåòâîðþâà÷³ é íàçèâàþòü ÷îòèðèêâàäðàíò-

íèìè. ßê äæåðåëî (ñïîæèâà÷) ïîñò³éíîãî ñòðóìó ìîæíà âèêîðèñòîâóâàòè

áóäü ÿêèé íàêîïè÷óâà÷ åëåêòðè÷íî¿ åíåð㳿, íàïðèêëàä, ³íäóêòèâíèé.

Ðîçãëÿíåìî á³ëüø äîêëàäíî ðîáîòó ïðèñòðîþ ó çàçíà÷åíèõ êâàä-

ðàíòàõ íà ïðèêëàä³ ïåðåòâîðþâà÷à, âèêîíàíîãî çà îäíîôàçíîþ ìîñòî-

âîþ ñõåìîþ íà äâîîïåðàö³éíèõ òèðèñòîðàõ VS1-VS4 ç ðåàêòîðîì L

d

 íà

áîö³ ïîñò³éíîãî ñòðóìó, ïîêàçàí³é íà ðèñ. 12.6.

 Â³äïîâ³äíî äî çàêîíó åëåêòðîìàãí³òíî¿ ³íäóêö³¿ ïîëÿðí³ñòü íàïðóãè

íà ³íäóêòèâíîñò³ ïðèðîäíî çì³íþºòüñÿ íà ïðîòèëåæíó ïðè ïåðåõîä³ ç

ðåæèìó íàêîïè÷åííÿ â í³é åíåð㳿 äî ðåæèìó â³ääàâàííÿ åíåð㳿 ïðè

³íâåðòóâàíí³. Ó öüîìó âèïàäêó íåìຠíåîáõ³äíîñò³ â ïåðåêëþ÷åíí³ ïî-

ëÿðíîñò³ äæåðåëà ïîñò³éíîãî ñòðóìó ñòîñîâíî ìîñòîâî¿ ñõåìè ïðè ïå-

ðåõîä³ ç ðåæèìó âèïðÿìëåííÿ äî ðåæèìó ³íâåðòóâàííÿ.

Ïðèéìåìî íàñòóïí³ äîïóùåííÿ: åëåìåíòè ñõåìè ³äåàëüí³; ó ðåàêòîð³

ç ³íäóêòèâí³ñòþ L

d

 íàêîïè÷åíà åíåðã³ÿ, ùî â³äïîâ³äຠñòðóìó I

d

; ³íäóê-

òèâí³ñòü äîñèòü âåëèêà, ùîá ââàæàòè ñòðóì íåçì³ííèì ³ ð³âíèì ñòðó-

ìîâ³ êîìóòàö³¿ òèðèñòîð³â VS1-VS4.

ijàãðàìè ñòðóìó ³ íàïðóãè íàâåäåí³ íà ðèñ. 12.6,á.

Êâàäðàíò IV â³äïîâ³äຠðîáîò³ ó ðåæèì³ âèïðÿìëåííÿ ç êóòîì êåðó-

âàííÿ â³ä 0 äî 

p

/2, à íàïðÿìîê ñòðóìó I â³äïîâ³äຠïðèéîìó åíåð㳿

³íäóêòèâíèì íàêîïè÷óâà÷åì (öüîìó ðåæèìîâ³ â³äïîâ³äຠïîëÿðí³ñòü íà-

ïðóãè íà ðåàêòîð³ L

d

, âêàçàíà áåç äóæîê).

I

U

IV

I

III

II

+j

+1

Ðèñ. 12.5 – Âåêòîðíà ä³àãðàìà

ñòðóìó òà íàïðóãè íà ÷îòèðè-

êâàäðàíòí³é êîìïëåêñí³é ïëîùèí³

377

12. ÂÏËÈ ÂÅÍÒÈËÜÍÈÕ ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ÍÀ ÌÅÐÅÆÓ. ÅËÅÊÒÐÎÌÀÃͲÒÍÀ ÑÓ̲ÑͲÑÒÜ

à) 

U

∼

à

b

L

ô

Ñ

ô

+(-)

-(+)

I

d

L

d

+(-)

-(+)

VS3

VS1

VS

2

VS

4

I

I

I

ªìí³ñíèé õàðàêòåð

IV

á) 

I

II

t

u, 

i

u

i

I

u, 

i

u

i

t

t

i

u

u, 

i

III

u

t

i

u, 

i

+j

+1

U

²íäóêòèâíèé õàðàêòåð

²í

âå

ðò

îð

íè

é 

ðå

æ

èì

Â

èï

ðÿ

ìí

èé 

ðå

æ

èì

Ðèñ. 12.6 - ×îòèðèêâàäðàíòíèé ïåðåòâîðþâà÷:

ñõåìà (à); ä³àãðàìè ñòðóì³â òà íàïðóã (á)

Êâàäðàíò III â³äïîâ³äຠðåæèìîâ³ ³íâåðòóâàííÿ ç êóòîì êåðóâàííÿ

â³ä 

p

/2 äî 

p

. Ïðè öüîìó ïîëÿðí³ñòü íàïðóãè íà ðåàêòîð³ çì³íþºòüñÿ íà

ïðîòèëåæíó (íà ðèñ.12.6,à âêàçàíà ó äóæêàõ), ùî â³äïîâ³äຠâèäà÷³ åíåð㳿

ç ðåàêòîðà L

d

. Ñë³ä çàçíà÷èòè, ùî ó êâàäðàíòàõ III òà IV â³äáóâàºòüñÿ

ïðèðîäíà êîìóòàö³ÿ òèðèñòîð³â VS1-VS4. Òîìó äëÿ ðîáîòè ò³ëüêè ó öèõ

378

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

êâàäðàíòàõ çàì³ñòü äâîîïåðàö³éíèõ ìîæóòü áóòè âèêîðèñòàí³ çâè÷àéí³

òèðèñòîðè (äèâ. ïï. 11.2).

Êâàäðàíòè I òà II òàêîæ â³äïîâ³äàþòü ðåæèìàì ³íâåðòóâàííÿ ³ âèïðÿì-

ëåííÿ ïåðåòâîðþâà÷à. ²ñòîòíîþ â³äì³íí³ñòþ öèõ ðåæèì³â â³ä ðåæèì³â,

ùî â³äïîâ³äàþòü êâàäðàíòàì III ³ IV º íåîáõ³äí³ñòü ïðèìóñîâî¿ êîìó-

òàö³¿ òèðèñòîð³â VS1-VS4 àáî âèêîðèñòàííÿ äâîîïåðàö³éíèõ òèðèñòîð³â.

Ïðèïóñòèìî, ùî ïåðåòâîðþâà÷ ïðàöþº ó ðåæèì³ âèïðÿìëåííÿ ç âè-

ïåðåäæóþ÷èì êóòîì êåðóâàííÿ ó êâàäðàíò³ I, à ñòðóì I

d 

ïðîò³êຠ÷åðåç

òèðèñòîðè VS1 òà VS4. Äëÿ òîãî ùîá ïåðåâåñòè ñòðóì ó òèðèñòîðè

VS2 òà VS3 , íåîáõ³äíî âèìêíóòè òèðèñòîðè VS1 òà VS4, à òèðèñòîðè

VS2, VS3 óâ³ìêíóòè. Ïðè öüîìó óìîâè ïðèðîäíî¿ êîìóòàö³¿ â³äñóòí³, áî

äî òèðèñòîð³â VS2 òà VS3 ïðèêëàäåíà çâîðîòíà âèìèêàþ÷à íàïðóãà ç

áîêó ìåðåæ³ çì³ííîãî ñòðóìó, ìèòòºâå çíà÷åííÿ ÿêî¿ ó öþ ïîëîâèíó

ïåð³îäó íåãàòèâíå. Îäíàê âèìèêàííÿ òèðèñòîð³â VS1 òà VS4 ó çàäàíèé

ìîìåíò ñèãíàëîì êåðóâàííÿ ïðèçâåäå äî âèíèêíåííÿ ïðîòè-å.ð.ñ. íà

³íäóêòèâíîñò³ ç ïîëÿðí³ñòþ, ùî â³äïîâ³äຠïðÿì³é íàïðóç³ íà òèðèñòîðàõ

VS2 òà VS3. Çà íàÿâíîñò³ ñèãíàë³â âìèêàííÿ öèõ òèðèñòîð³â âîíè ïåðåé-

äóòü ó ïðîâ³äíèé ñòàí, òîáòî â³äáóäåòüñÿ ïðîöåñ êîìóòàö³¿. Çà ïðèéíÿòèõ

äîïóùåíü öåé ïðîöåñ ïðîò³êຠìèòòºâî. Ó ðåàëüíèõ ñõåìàõ ê³íöåâ³ çíà-

÷åííÿ ÷àñó âìèêàííÿ ³ âèìèêàííÿ òèðèñòîð³â ïðèçâîäÿòü äî íåîáõ³äíîñò³

âèêîðèñòàííÿ RÑ-ëàíöþæê³â (ñíàáåð³â), ïàðàìåòðè ÿêèõ òèì ìåíø³, ÷èì

á³ëüøà øâèäêîä³ÿ òèðèñòîð³â. Áåç öüîãî ó ñõåì³ âèíèêàþòü ïåðåíàïðóãè,

ùî ìîæóòü ïðèçâåñòè äî âèõîäó ç ëàäó òèðèñòîð³â. Êð³ì òîãî, âàðòî

âðàõîâóâàòè âïëèâ íà êîìóòàö³þ ³íäóêòèâíîñò³ ìåðåæ³ çì³ííîãî ñòðóìó,

ùî òàêîæ ïðîÿâëÿºòüñÿ ó ïåðåíàïðóãàõ. Äëÿ çìåíøåííÿ ïåðåíàïðóã ç

áîêó çì³ííîãî ñòðóìó ïåðåòâîðþâà÷à âñòàíîâëþþòüñÿ LÑ-ô³ëüòðè.

Àíàëîã³÷íèì ÷èíîì â³äáóâàºòüñÿ êîìóòàö³ÿ äâîîïåðàö³éíèõ òèðèñ-

òîð³â ïðè ðîáîò³ ïåðåòâîðþâà÷à ó ðåæèì³ ³íâåðòóâàííÿ ç âèïåðåäæóþ-

÷èì êóòîì êåðóâàííÿ (êâàäðàíò II).

Ðîáîòà ó ð³çíèõ ðåæèìàõ, ùî â³äïîâ³äàþòü ÷îòèðüîì êâàäðàíòàì,

äîçâîëÿº êåðóâàòè ñòðóìîì ïåðåòâîðþâà÷à ç áîêó çì³ííî¿ íàïðóãè çà

çàäàíèì ñèñòåìîþ êåðóâàííÿ çàêîíîì. Íàïðèêëàä, ó ðîçãëÿíóò³é ñõåì³

ìîæíà îòðèìàòè ñòðóì ó ôîðì³ ìåàíäðó ç ÷àñòîòîþ, ùî äîð³âíþº ÷à-

ñòîò³ òðåòüî¿ ãàðìîí³êè íàïðóãè ìåðåæ³ (ðèñ. 12.7). Ó öüîìó âèïàäêó

ðåæèìè ðîáîòè ïåðåòâîðþâà÷à ÷åðåäóþòüñÿ ïåð³îäè÷íî ç ÷àñòîòîþ

òðåòüî¿ ãàðìîí³êè.

379

12. ÂÏËÈ ÂÅÍÒÈËÜÍÈÕ ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ÍÀ ÌÅÐÅÆÓ. ÅËÅÊÒÐÎÌÀÃͲÒÍÀ ÑÓ̲ÑͲÑÒÜ

i

u

ϑ

I

d

u, i

Ðèñ. 12.7 – Ñòðóì òà íàïðóãà ïðè ìîäóëÿö³¿ ñòðóìó

Ó äàíèé ÷àñ îäíèì ³ç îñíîâíèõ ìåòîä³â êåðóâàííÿ º øèðîòíî-³ìïóëü-

ñíà ìîäóëÿö³ÿ ñòðóìó àáî íàïðóãè çà âèçíà÷åíèì çàêîíîì (äèâ. ïï.

9.10.1). Ó ðîçãëÿíóò³é ñõåì³ âèêîðèñòàííÿ äâîîïåðàö³éíèõ òèðèñòîð³â

äîçâîëÿº ðåàë³çóâàòè Ø²Ì íà ï³äâèùåí³é ÷àñòîò³, ãðàíè÷íå çíà÷åííÿ

ÿêî¿ îáìåæåíå ÷àñòîòíèìè ïàðàìåòðàìè òèðèñòîð³â.

Ïðèíöèï ðåàë³çàö³¿ Ø²Ì ó ðîçãëÿíóò³é ñõåì³ ïîÿñíþºòüñÿ ä³àãðàìîþ

íàïðóãè é ñòðóìó ìåðåæ³, íàâåäåí³é íà ðèñ. 12.8.

u

i

I

d

ϑ

u, i

Ðèñ. 12.8 – Øèðîòíî-³ìïóëüñíà ìîäóëÿö³ÿ

Òóò ïàóçè, ùî â³äïîâ³äàþòü íóëüîâîìó çíà÷åííþ ñòðóìó i, ôîðìóþòü-

ñÿ, êîëè ââ³ìêíåíà îäíà ïàðà òèðèñòîð³â ìîñòó (íàïðèêëàä, VS1 ³ VS2),

380

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

à ³íøà ïàðà (VS3 ³ VS4) âèìêíåíà. Íà öèõ ³íòåðâàëàõ ñòðóì I

d 

çàìè-

êàºòüñÿ óñåðåäèí³ ìîñòó, íå ïîòðàïëÿþ÷è â äæåðåëî çì³ííîãî ñòðóìó.

Ó ðåçóëüòàò³ ³ìïóëüñíî¿ ìîäóëÿö³¿ ñòðóì áóäå ì³ñòèòè âèù³ ãàðìîí³êè,

çóìîâëåí³ ïåðåìèêàííÿì êëþ÷³â. Äëÿ ô³ëüòðàö³¿ öèõ ãàðìîí³ê íà áîö³

çì³ííîãî ñòðóìó âèêîðèñòîâóþòü LÑ-ô³ëüòð. Çàçâè÷àé ÷àñòîòà ³ìïóëüñ-

íî¿ ìîäóëÿö³¿ âèáèðàºòüñÿ ÿê ìîæíà âèùîþ, òîìó ô³ëüòð º ïîð³âíÿíî «ëåã-

êèì» ³ ³ñòîòíî íå âïëèâຠíà åíåðãåòè÷í³ ïîêàçíèêè ïåðåòâîðþâà÷à.

Ðîáîòà ïåðåòâîðþâà÷à ó ð³çíèõ ðåæèìàõ, ùî â³äïîâ³äàþòü ÷îòèðüîì

êâàäðàíòàì, âèõîäÿ÷è ç âëàñòèâîñò³ äóàëüíîñò³ ºìí³ñíèõ ³ ³íäóêòèâíèõ

åëåìåíò³â, ìîæå áóòè ðåàë³çîâàíà ³ ïðè ºìí³ñíîìó íàêîïè÷óâà÷³ ç áîêó

ïîñò³éíîãî  ñòðóìó.  Ó  öüîìó  âèïàäêó  äæåðåëî  ñòðóìó  çàì³íþºòüñÿ

äæåðåëîì íàïðóãè U

Ñ

. Çà ïðèïóùåííÿ, ùî ºìí³ñòü Ñ

d

 äîñèòü âåëèêà,

ïóëüñàö³ÿìè íàïðóãè íà í³é ìîæíà çíåõòóâàòè ³ ïðèéíÿòè U

Ñ 

= ñînst.

Îäíàê íà áîö³ çì³ííîãî ñòðóìó äæåðåëî íàïðóãè u íåîáõ³äíî çàì³íèòè

íà äæåðåëî ñòðóìó i. Íà ïðàêòèö³ öå ìîæå â³äïîâ³äàòè ïîñë³äîâíîìó

âìèêàííþ ïåðåòâîðþâà÷à ó êîëî çì³ííîãî ñòðóìó. Íà ðèñ. 12.9 ïðåä-

ñòàâëåíî îäíîôàçíó ñõåìó ïåðåòâîðþâà÷à, âèêîíàíîãî íà ÁÒ²Ç, íà áîö³

ïîñò³éíîãî ñòðóìó ÿêîãî óâ³ìêíåíî êîíäåíñàòîð Ñ

d

.

Î÷åâèäíî, ùî íà òàêèõ òðàíçèñòîðàõ ìîãëà áóòè âèêîíàíà é ïîïå-

ðåäíÿ ñõåìà.

a

I

AB

L

ô

Ñ

ô

³

ab

b

+

_

Ñ

d

U

d

VD1

VT1

VD3

VT3

VD2

VT2

VD4

VT4

Ðèñ. 12.9 – ×îòèðèêâàäðàíòíèé ïåðåòâîðþâà÷ ç ºìí³ñíèì íàêîïè÷óâà÷åì