Главная страница
Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Использование реакторов
2. «Мягкая» коммутация транзистора
Переход на ключевой режим работы силовых транзисторов позволил значительно снизить потери энергии и габариты проектируемых устройств. Но возникла новая сложная проблема. Дело в том, что ключ (силовой транзистор в ключевом режиме) это генератор помехи с частотой переключения. Резкое повышение частоты переключения (в настоящее время до одного МГц) привело к вторжению этой помехи (и её верхних гармоник) в работу устройств – потребителей поставляемой энергии, внесение искажений в передаваемую, принимаемую и обрабатываемую информацию. То, что потребителем рассматривается как помеха, это переходные процессы которые проявляют себя при коммутации транзистора, т.е. при переходе из одного состояния в другое (насыщение – отсечка). Идея «мягкой» коммутации реализуется в квазирезонансных (собственная частота контура равна частоте переключения) и резонансных (собственная частота контура намного больше частоты переключения). Кроме того, в однотактных ППН реализуется режимная «мягкая» коммутация, при которой за счёт выбора величины индуктивности (вторичной обмотки трансформатора, реактора СФ) транзистор включается «мягко», без потерь энергии и переходных процессов
| | | | | | | |  | | | | | | Цель «мягкой» коммутации в том, чтобы энергию, которая тратится на переходные процессы, сделать равной нулю и, тем самым, ликвидировать «помеху» в самом источнике питания.
| |
PПОТ. НАС = UКЭ НАС ∙ IК НАС
| · Идея «мягкой» коммутации в том, чтобы ток коллектора IК НАСили напряжение коллектор-эмиттер насыщенного транзистора UКЭ НАСв моменты включения и выключения (смена состояний: -отсечка-насыщение-отсечка-) были равены нулю. Тогда потери мощности (энергии) будут равны нулю
· Смена состояний сопровождается переходными процессами, длительность и амплитуда которых определяется обменом энергией между паразитными емкостями и индуктивностями, проявляющими себя на высоких частотах переключения. Длительность переходных процессов, как правило, значительно меньше длительности импульса (времени насыщенного состояния), поэтому потребителем он рассматривается как помеха с периодом повторения Тпер
| |
PПОТ. НАС ð 0
| UКЭ НАС ð 0
| IК НАС ð 0
| Для реализации «мягкой» коммутации необходимо изменить траекторию тока коллектора IК НАС (или напряжение UКЭ НАС) насыщенного транзистора: в пределах импульса ток коллектора должен изменяться по синусоидальному закону от нуля в начале до нуля в конце импульса. Для этого инвертор нагружается на резонансный фильтр, собственная частота которого равна частоте переключения транзистора. Контур устанавливается после выпрямителя и работает только в пределах импульса
| |
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
iK НАС (t) = IК НАС ∙ Sin wпрt
|0 ≤ t ≤ tимп
UКЭ НАС (t) = UКЭ НАС ∙ Sin wпрt
|0 ≤ t ≤ tимп
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Примеры:
Интеллектуальные ключи (переключатели) использованием «мягкой коммутации»
Фирма «Мицубиши»
Фирма «Тошиба»
Фирма «Сименс»
Тема: Параллельный тиристорный инвертор
-
i Тир1 = i Сk/ + i W1//
i Тир2 = i Сk// + i W1//
| | | | | | | | | | UСк m = UПОС + | eW1 | ≈ 2 UПОС
| | | | | | |  | | | |  | | |
| | | | | | | |  | | | | | | tвосст≥ 2 tвыкл. тир. (справочник)
| i Тир Ž 0
| |
Схема коммутации тиристоров включает тиристоры, подавая импульс на управляющий электрод с интервалом полпериода частоты переключения. Для выключения тиристора к нему необходимо приложить напряжение противоположной полярности: на анод – минус, а на катод – плюс.
| Особенности работы
· Пусть схема коммутации открыла тиристор 1 (Тир 1) (тиристор2 закрыт). При этом начинает в соответствии с направление зарядного тока i Сk/ будет заряжаться конденсатор СК. На верхней обкладке конденсатора появляется отрицательный потенциал (минус), на нижней обкладке – положительный (плюс).
Через полпериода схема коммутации включает тиристор 2 и незначительную часть периода оба тиристора находятся в проводящем состоянии. При этом плюс с нижней обкладки конденсатора через открытый тиристор 2 (Тир 2) поступает на катод тиристора 1. Происходит переполюсовка: на катоде Тир 1 – плюс, а на аноде – минус (с верхней обкладки конденсатора СК. Тиристор 1 запирается и начинается заряд конденсатора СК током i Сk// противоположного направления.
Таким образом, конденсатор СК это механизм запирания тиристоров.
· На коммутирующем конденсаторе СК имеет место удвоенное напряжение источника (ЭДС + UПОС) - амплитудное значение
| |
| | | | | | |  | | | | | | Недостатки
· Большой объём трансформатора как из-за низкой величины индукции магнитопровода, так и большой мощности, на которую проектируется инвертор
· Низкий коэффициент мощности из-за наличия в основном реактивных элементов в составе инвертора
· Низкая частота переключения из-за большой инерционность элементной базы, низкой граничной частоты тиристоров и большой инерционности элементной базы
· Невозможность получения на выходе инвертора переменного напряжения прямоугольной формы
| |
|