|
| |
|
Главная Журналы f>4 > зуются в (2.19). При этом напряжение «ci (2.19) не зависит от тока нагрузки. Если же coi =7 О (наличие £др-Д2), то Uc\ возрастает пропорционально току /мин- Вследствие этого на пряжение на конденсаторе при наличии дросселя £др становится большим, чем без него, и возрастает с увеличением тока нагрузки. Поэтому при наличии цепи Lдp-Д2 схема может коммутировать большие токи при той же емкости конденсатора. Вместе с тем при наличии контура Lдp-Ц2 токи ic\ и /2 в (3.23) и (3.26), протекаюи;ие через тиристоры Tl-Т5, дроссель и конденсатор С возрастают, что приводит к увеличению загрузки тиристоров и элементов схемы. Коммутационные промежутки времени (3.36), (3.37) при наличии др несколько возрастают по сравнению со схемой, показанной на рис. 13. Очевидно, что определение приращения напряжения на коммутирующем конденсаторе от включения дросселя обратной связи без применения ЭВМ является весьма трудоемкой задачей. Чтобы более просто по сравнению с (3.34) определить приращение At/, рассмотрим соотношение величин энергии, запасаемых коммутирующим конденсатором в схемах, приведенных на рис. 13 и 26, а. С одной стороны, в схеме, представленной на рис. 13,  Wc, = UlC/2. (3.44) Подставив (2.1) в (3.44), получим 3(7/ Wc =- макс4 (3.45) где Wc\ - энергия, запасаемая коммутирующим конденсатором в схеме. Выражение, определяющее энергию, запасаемую во вспомогательном дросселе Lдp (см. рис. 26, а), имеет вид др макс (3.46) Полная энергия коммутирующего конденсатора макс (3Wb Дрмакс (3.47) С другой - величину энергии коммутирующего конденсатора в схеме, показанной на рис. 26, а, можно определить как (3.48) При этом емкость коммутирующего конденсатора определяется как С - /максв/к» (3.49) 0,0S2  и<12<..,<1Ю gQ64 ---5«-0,048 о 0,2 0/f. Щ ор W о  а<12<.,.<ао 0,2 OA Ofi 5 0.8 It Рис. 27. (3.50) Подставив (3.48) в (3.49), получим /макс/«/,/2. Приравнивая выражения (3.47) и (3.50), находим напряжение, необходимое для восстановления запирающих свойств силового тиристора, при принятой величине емкости коммутирующего конденсатора Здесь Ш - приращение напряжения дросселя (см. рис. 26, а): = /макс/-др/в- (3.51) от вспомогательного (3.52) Таким образом, знаменатель выражения (3.1) увеличивается на Д(У, что дает возможность соответственно уменьшить емкость коммутирующего конденсатора в схеме, приведенной на рис. 26, а, при сохранении такой же коммутационной способности, как и в схеме, показанной на рис. 13. Можно также принять величину емкости конденсатора, рассчитанную по формуле (2.1), неизменной и для схемы, представленной на риб. 26, а, но при этом увеличится коммутационная способность схемы. Изменение временных интервалов /«2 н {а для схемы, показанной на рис. 26, а, в зависимости от величины якорного тока приведены на рис. 27, а и б. Здесь в качестве базовых принимаются следующие величины: период коммутации, номинальный ток, индуктивность якорной цепи и номинальное напрял<ение источника питания. Зависимости построены для экспериментальных преобразователей постоянного напряжения, параметры которых будут приведеньГ ниже. Из рис. 27 видно, что значения 2 и 2, незначительно уменьшаясь в диапазоне изхменения тока О 0,2, остаются практически постоянными при дальнейшем увеличении тока нагрузки, что характеризует высокую коммутационную способность схемы. Уменьшение 2 и /*2 на первом интервале объясняется тем, что при малых токах нагрузки еще слабо сказывается обратная  Рис. 28. СВЯЗЬ по току, осуществляемая дополнительной перезарядной цепью £др-Д2. Следует отметить также незначительное влияние индуктивности нагрузки на длительность перезарядного процесса. Размах напряжения на коммутирующем конденсаторе L/* (рис. 28) почти пропорционально увеличивается с ростом якорного тока /д и практически не зависит от индуктивности нагрузки. Следует отметить, что с уменьшением тока Га влияние дополнительного контура (1др-Д2) уменьшается и величина [/с стремится к W. Очевидно, что влияние дополнительного перезарядного контура 1др-Д2 определяется не только током нагрузки, но и индуктивностью вспомогательного дросселя Lдp. На рис. 29, 30 приведены зависимости [/* от L*p при фиксированных значениях якорного тока Га и от Га при фиксированных значениях Lдp. Как вид1!0 из рисунков, влияние вспомогательного дросселя тем слабее, чем меньше его индуктивность. При /.др = О для любых токов нагрузки Ul 4U. Однако из тех же кривых следует, что значительное увеличение индуктивности Lдp не дает пропорционального увеличения размаха напряжения и*с на коммутирующем конденсаторе. Увеличение Lдp более 0,4 приводит к незначительному росту значения Uc, примерно на 0,\Ш*с- Чтобы повысить перегрузочную способность преобразователя, индуктивность дросселя обратной связи £др   Рис. 29. О ОЛ 114 0 Рис, 30. (I8 1g  0,048 о 0,2 OA dS Ui81* Рис. 32. целесообразно выбирать не более 0,45, так как дальнейшее увеличение Lдp фактически не приводит к желаемому результату. Кроме того, при дальнейшем увеличении индуктивности Lflp возрастают масса, габариты и ухудшается теплоотдача дросселя. Изменение напряжения на коммутирующем конденсаторе Uc в зависимости от индуктивности Lk* для схемы, приведенной на рис. 26, а, показано на рис. 31, откуда видно, что зависимость носит нелинейный характер и f/* резко возрастает с увеличением Однако по мере приближения к номинальному значению рост напряжения U*c замедляется. Таким образом, изменением индуктивности Lk* можно варьировать уровень напряжения на коммутирующем конденсаторе, но, как показывают эксперименты, чрезмерное уменьшение L* приводит к резкому снижению f/*. Поэтому варьировать индуктивностью Lk целесообразно в пределах Lk* = (0,55 -f-~ 0,85) Lk*. Проведем сравнительный анализ некоторых зависимостей, которые характеризуют две схемы преобразователей постоянного напряжения, представленных на рис. 13 (/) и 26, а {II), На рис. 16 и 17 представлены зависимости t2 и /к2 оттока для схемы / и на рис. 27 и 32 зависимости /к2, /к2 для схем соответ-ственно / и . Зависимости 12 и /к2 в схеме / носят экспоненциальный характер и значительно уменьшаются с ростом тока нагрузки. В то же время интервалы Q и /«2 в схеме уменьшаются только при токе нагрузки О < < 0,2, а затем уменьшение незначительно. Поэтому можно сказать, что в схеме время, в течение которого к силовому тиристору при запирании прикладывается отрицательное напряжение, остается постоянным практически во всем диапазоне изменения якорного тока, в то время как в схеме / это время при увеличении тока нагрузки Уменьшается, а при уменьшении тока резко возрастает.  Следует отметить, что от индуктивности нагрузки больше зависят и (к2 в схеме /, а в схеме перезарядная индуктивность Lk и собственная частота контура сок на длительность перезарядного процесса по цепи нагрузки оказывают несуше-ственное влияние (см. рис. 27). Из зависимостей /«2 (/а) (см. рис. 27, а) следует, что длительность перезарядного процесса коммутирующего конденсатора в схеме с дополнительным контуром 1др-Д2 больше, чем в схеме без этого контура. Как указывалось во второй главе, для схемы / размах напряжения на коммутирующем конденсаторе Uc при любом якорном токе равен W. В то же время из приведенных на рис. 28-30 зависимостей следует, что в схеме в результате осуществления положительной обратной связи по току нагрузки размах напряжения на коммутирующем конденсаторе с ростом этого тока увеличивается. Это приводит к росту коммутационной способности схемы или к уменьшению емкости коммутирующего конденсатора при сохранении ее коммутационной способности. Из рис. 28 видно, что по мере увеличения среднего якорного тока напряжение Uc начинает свой рост со значения 4t/*. К тому же Uc зависит и от индуктивности вспомогательного дросселя /.др и, как видно из рис. 30, с ростом индуктивности Адр увеличивается напряжение коммутирующего конденсатора. Амплитуды перезарядных токов и уровень напряжения на элементах схемы выше, чем схемы /. Последнее обстоятельство следует учитывать при расчете и выборе эле.ментов схемы . Осциллограммы электромагнитных процессов двух режимов (/ср равно 30 и 50 А) преобразователя с повышенной коммутационной надежностью (схема ) приведены соответственно на рис. 33 и 34. На этих рисунках приведены токи в цепях индуктивности /.др (в) и диода Д2 (г). Сравнивая осциллограммы якорных токов (см. рис. 18, 19, 33, 34), видим, что форма тока преобразователя (схема /) несколько иная, так как сказывается влияние тока в цепи Lдp-Л2. В паузе нарастание тока через шунтирующий диод затягивается, что отражено в форме якорного тока и тока через шунтирующий диод (см. рис. 33, 34). При этом индуктивность дросселя обратной связи равна /.др 0,3 мГ. Остальные параметры идентичны параметрам преобразователя, представленного на рис. 13, а-к. Нагрузкой преобразователей служили тяговые электродвигатели последовательного возбуждения, применяемые в электрокарах и электропогрузчиках: ДК-907 (1,35 кВт; 30 В; 62 А; 1730 об/мин); ДК-908 (4 кВт; 30 В; 175 А; 1000 об/мин); ДСВ-6,3/8/10 (6,3 кВт; 80 В; 96 А; 1000 об/мин). Питались  - Еж. " II"".....I  Рис. 33, и ft - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |