Частотно-импульсный преобразователь постоянного тока

1.

Доктор техн. наук,
профессор
Щуров Николай Иванович

2.

1
+
LФ
i1
VS
L
iт
CK
+
-
I
E
U
UH
U1
CФ
UC
iVD
UVD
i1
-
LH
RШ
VD
ОВ

3.

Прерыватель состоит из
управляющего вентиля VS,
коммутационного конденсатора,
токоограничивающего реактора L. U
Запирание тиристора VS происходит благодаря колебательному U
процессу, возникающему после
открытия VS.
t1 t1 t0
t2 t4 t1
t3 t6 t4
t4 t7 t6
-U
2
I CM
iVS
tвыкл
UVS
U Ск
iVD
UVD
i
UH
U
t0 t t t3 t t5 t6 t7 t0

4.

3
Принятые допущения:
U вх U1 const
I д I const
PПП 0
Каждый импульсный цикл длительностью T
разбивается на четыре характерных интервала.
Интервал:
t1 t1 t0
UH 0
Ток через VS нарастает от 0 до I

5.

4
L – выполняется с малым насыщением и может
быть принята L=const
di
U1 L ;
dt
I
U1 L
.
t1
L I
интервал t1
U1
Интервал:
t2 t4 t1
Происходит колебательный процесс перезаряда C K

6.

5
Амплитуда тока в контуре:
I C max U1
Ck
L
, а наибольший ток тиристора в этом
контуре равен сумме:
iVS max I C max I
или
iVS max
iT (t )
CK
I U1
L
- выражается синусоидой
CK
t t1
iT I U1
sin
L
L CK

7.

6
Чтобы найти время
t2 в течении которого iT 0
CK
t2
0 I U1
sin
L
L CK
sin
t 2
I
L
U1 C K
L CK
I
L
t 2 L C K arcsin
U
C
1
K

8.

7
Интервал: t3 t6 t4
Происходит заряд C K током нагрузки I const .
Напряжение на нагрузке снижается от значения U H 4
Ск
до 0
t 3 U н 4
I
Напряжение на нагрузке за предшествующий
,
интервал t2 определялось уравнением:
diT
u H U1 L
dt
Подставив iT (t ) и осуществляя дифференцирование
получим:
t t1
u H U1 1 cos
L CK

9.

8
Для момента времени t t 4
UH4
t4 t1
U1 1 cos
L CK
cos 1 sin 2
Учитывая, что
sin
t 4 t1
I
L
U1 C K
L CK
t4 t1
I2 L
cos
1 2
L CK
U1 CK
и тогда

10.

9
UH 4
2
I
L
U1 1 1 2
C
U
K
1
2
U1 CK
I
L
t3
1 1 2
I
C
U
K
1

11.

10
Интервал t4 T t1 t2 t3
Выходная характеристика U (I ) напряжения на
ТЭД от тока двигателя определяется из
уравнения баланса мощностей:
U1 I1 U I
U1 I1
U
I
Определим ток I1:
1
I1
T
t6
i1 dt
0
I t1
t 2 t3
T 2

12.

U1 I L
U
L CK
T 2 U1
I
L
arcsin
U1 C K
C K U1
I 2 L
1 1 2
I
U1 C K
11