|
| |
|
Главная Журналы   Рис. 20. нагфяжение от коммутирующего конденсатора. При этом ток двигателя продолжает протекать по цепи С-Т2-LI. Ток и напряжение в этом интервале определяются уравнениями и -и Uc2A /pi sincoj/ sin wt + / cos (Oj/; {U 4- Uc\) coscoi 4- U, (3.4) (3.5) где pi = VLUC и (Oi == My Lie. Временной интервал = л/2 VCLl. В момент времени выключается тиристор Г2, а диод ди обмотки автотрансформатора L/, L2, диод Д2 и конденсатор образуют третий перезарядный контур через источник с резонансной частотой со = 1 VLC, где L - эквивалентная индуктивность контура, L = LI + L2 + 2М. Начинается новый перезаряд конденсатора от напряжения UcA до начального напряжения Uco, при котором энергия, запасенная в контуре, передается в источник. В этом интервале "-\7 sinco; (3.6) Uc6 = UcQ (3.7) Продолжительность интервала определяется выражением tQ Наличие рекуперации энергии коммутирующего контура относится к недостатку рассмотренной схемы, так как снижается ее коммутационная способность. Этого можно избежать, заменив обратный диод на тиристор. Тогда напряжения = = Uco и Uc\ = \WQ + ua. В такой схеме напряжение ua нарастает с увеличением якорного тока, и коммутационная способность схемы значительно повышается. Емкость комму- тирующего конденсатора (3.8) (3.9) К недостатку рассмотренной схемы можно отнести наличие специального трансформатора, обусловливающего ряд трудностей конструктивного характера, которые становятся существенными при возрастании мощности преобразователя. По этой причине преобразователи, выполненные по схеме Джонса, не нашли широкого применения в низковольтном аккумуляторном электротранспорте. Дроссельный дозаряд. Схема преобразователя с дросселем дозаряда в цепи коммутирующего конденсатора приведена на рис. 21, а. В этой схеме дроссель Lq включен в цепь коле бательного контура, а дроссель L1 ~ в цепь нагрузки. В момент времени (рис. 21, б) силовой тиристор Т1 отпи рается и к нагрузке прикладывается напряжение источника питания. Напряжение на коммутируюнем конденсаторе остается постоянным, равным начальгюму, так как перезаряд конденсатора в этот момент гфемени блокируется диодом Д1 и ти рнстором Т2 [6, 441. Затем при t = отпирается тиристор Т2. По цепи С-ТI - Т2- Lf~C происходит колебательный перезаряд конденсатора С. В следующий момент времени /3- конденсатор заряжается по цепи нагрузки и к тиристору Т1 прикладывается напряжение обратной полярности, в результате чего он запирается. Разрядившись до нуля, конденсатор заряжается от источника до напряжения Нсъ = U (momcpit времени 4)» а затем дозаряжается до напряжения, большего чем напряжение источника питания в результате запасания энергии в дросселе Lq при протекании через него тока /г/-Эта энергия передается в коммутирующий конденсатор в момент времени 4-4- Далее процессы повторяются. Напряжение, до которого заряжается коммутирующир конденсатор в момент времени 4„ определяется выражениегс = t/ -f /(?-6.?f Ц + и С (3.10; где б, = г,/2 (L, + U); со = УУС (Lo + LI). Максимальное значение напряжения на конденсаторе непосредственно перед выключением силового тиристора TJ (коммутирующее напряжение) имеет место через половину    Рис. 21. периода собственных колебаний контура при t = TI2 = лш.* (3.11) где бо = rJ2L\ щ = Время коммутации t, т. е. время, отводимое силовому тиристору для восстановления запирающих свойств, определяется выражением и + 1е (3.12) и с увеличением якорного тока стремится к постоянной вели- чине ( 6, im / 2CD, Vcm + LI) (3.13) На рис. 22, а представлена еще одна схема с дросселем в цепи коммутирующего конденсатора. Она является модификаци-   Рис. 23 ей преобразователя, рассмотренного во второй главе (см. рис. 13). Поскольку через дроссель L, протекает ток нагрузки при перезаряде коммутирующего конденсатора, запасенная в дросселе энергия передается конденсатору, повышая его коммутирующее напряжение (временные диаграммы приведены иа рис. 22, б), которое определяется уравнением t/ = - 3(7 + р/. Рассмотренная схема отличается от предыдущей (см. рис. 21, а) более высокой начальной коммутационной способностью и меньшими коммутационными потерями вследствие отсутствия второго подготовительного перезаряда коммутирующего конденсатора. R схемах, приведенных на рис, 21, а и 22, а, коммутирующее напряжение должно изменяться пропорционально росту тока нагрузки. Величина дозаряда зависит также от индуктивности коммутирующего дросселя. Индуктивность выбирается из условий резонансного перезаряда и частоты коммутации. Пределы ее изменения ограничены, поэтому ограничены величина изменения коммутирующего напряжения кондепсаторй и коммутационная способность подобных схем. Трансформаторный дозаряд. Схема преобразователя постоянного напряжения, в котором фугкцию передачи энергии из контура нагрузки в коммутирующий контур осуществляет трансформатор обратной связи ТОС, подробно рассмотрена в 1121. Первичная обмотка ТОС включена в цепь якоря тягового двигателя с обмоткой возбуждения ОВ. При этом контур гашения остается без изменения, а в цепь перезаряда включается вторичная обмотка ТОС (рис. 23, а). В режиме заряда при первом включении преобразователя (в дальнейшем режим перезаряда) напряжение на коммутирующем конденсаторе б равно напряжению аккумуляторной батареи и. При повторном включении значение U может отличаться от первоначального, так как процесс перезаряда конденсатора после запирания силового тиристора Т/ мо носить колебательный характер. Перезаряд конденсатора С происходит при включении силового тиристора Т1 по цепи W2-M2-TL Ток перезаряда конденсатора sin coif/e-* - A sin щ1 - cos щ1 (3.14) /2Ti/(T? CL2)\ b = rJ2L2\ 2 COo 1 ICL2\ - коэффипиеит взаимоипдуктивиости обмотки ТОС\ и - активное сопротивление и индуктивность контура Напряжение на коммутирующем конденсаторе в этом случае COS (со7 -В) Ue- - kA 1 \ sin со,/ cos 0), {{] - Е) е kA(U - Е)е~ (ЗЛ5) Для пассивного контура перезаряда (без ТОС) ток и напря-Кение на емкости он )е:1еляются выражениями (3 16) (3.17) Сравнивая уравнения (3.15) и (3,17), видим, что в схеме с ГОС напряжение иа емкости возрастает на некоторую величину, которую можно пред«.тавить в виде двух составляющих. При этом основная часть увеличения напряжения обусловливается вторым слагаемым первой составляюн1ей и второй составляющей. Временные диаграммы токов и напряжений ьред- ставлепы на рнс. 23, б. Перезаряд емкости происходит после запирания силового тиристора. Ток перезаряда определяется выражением (3-18) /о = . г, sin (соп/ + Р)- При этом напряжение на емкости CcOq Sin i COS (COq/ -h Сщ sin i cos в . (3.19)  -----Й-----  с T Рис. 24. Рпс, 25. Из выражения (3.19) можно определить время перезаряда при заданном напряжении источника питания: arccos (р Ссоо sin В (3.20) где р угол отставания (ю фазе вследствие затухания про цесса, р arclg собственная частота ко- лебаний контура, сОо = Kl/LoC; Ш -U - с.Фп La + LI; a a- (3.21) В этой схеме для исключения влиянии ЭДС двигателя на процесс перезаряда емкости целесосюразно применять контур коммутации с автоном[!Ым перезарядом коммутирующего конденсатора, что позволит обеспечить более высокие частоты регулирования. При включении автотрансформатора или ТОС в схему []ерезаряда емкости наиря/чение на ней увеличивается за счет ЭДС самоиндукции иервичюй обмотки, которая при запиратн! Т2 и Д2 изменяет свой знак. Однако при малых скважиостях регулирования происходит ра??ряд коммутирующего конденсатора до напряжения аккумуляторной батареи. Для сохранения повышенного напряжения на коммутирующем конденсаторе целесообразгю включить или диод ДЗ, или тиристор ТЗ, как это показано па рис. 24, Отпирание тиристора ТЗ можно обеспечить импульсом, снимаемым со вторичной об мотки ТОС (показано штрихами). Таким образом, применение ТОС является весьма э4¥)ектив ным. Однако ввиду особенностей работы этого трансформатора для его расчета требуется специальная методика [54]. На практике часто принимают первичную обмотку К\ =1--2 витка, а отношение WJW - 0.05 0,1. Дозаряд с помощью обратного тиристора. Рассмотрим схему преобразователя (рис. 25), у которого вместо обратного диода, шунтирующего якорную цепь, включены тиристор Т5 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 |