го его обмотку ключа и выключении ключа Кц- Данная схема ха рактеризуется жесткой внешней характеристикой.

В схеме (рис. 2.34, б) напряжение вторичных обмоток имеет одинаковый уровень (./„. Замыкание ключа Кц обеспечивает участие трансформатора Ti в работе ДИО. При включении шунтирующего обмотку

ключа Кг о и разомкнутом ключе Кп приведенное сопротивление обмотки Wii становится близким к нулю и, следовательно, трансформатор Ti исключается из работы. При этом ток, протекающий по его первичной обмотке, равен току первичных цепей работающих трансформаторов.

Если использовать в ДИО в качестве преобразовательного модуля трансформаторно-выпрямительный узел (ТВУ), состоящий из трансформатора Т и выпрямителя В, то появляется возможность уменьшения (по сравнению с ранее рассмотренными схемами) числа ключей и, следовательно, упрощения как силовых схем, так и схем управления ими [38].

На рис. 2.35, а приведена схема ДИО, выполненного на ТВУ с коммутацией на первичной стороне с помощью ключа переменного тока Ki, а на рис. 2.35, б - схема ДИО с коммутацией ТВУ на вторичной стороне с помощью ключа, коммутирующего постоянный ток, что является одним из достоинств данной схемы. Однако для исключения режима короткого замыкания во вторичной цепи основного трансформатора

Е о-

ТВУ1

ТВУ.

Рис. 2.35

То при включении i-то шунтирующего ключа в данной схеме необходимо вводить диоды VDi - что несколько ухудшает КПД схемы.

Поскольку трансформаторы с включенными ключами Ki в обеих схемах исключаются из общего набора, то происходит такое перер ас-пределение напряжения инвертора между оставшимися в наборе трансформаторами, что напряжение остается на прежнем уровне. Если вторичная обмотка одного из трансформаторов будет иметь ЭДС меньшую, чем напряжение (/„, то выпрямительные диоды этого трансформатора закроются, ток вторичной обмотки прекратится и, следовательно, юзрастет приведенное сопротивление первичной обмотки. Это приведет к такому перераспределению входного напряжения между первичными обмотками, при котором ЭДС вторичной обмотки рассматриваемого трансформатора станет возрастать до тех пор, пока не откроются диоды его выпрямителя, не появится ток в его вторичной цепи и он не станет отдавать мощность в нагрузку. При этом напряжение окажется немного меньше, чем было до начала рассматриваемого процесса. Таким образом произойдет распределение общего тока нагрузки между включенными трансформаторами при соединении ТВУ вида ПС-ПР. Приведенные на рис. 2.35, а и б схемы ДИО служат для стабилизации напряжения, а для их использования в качестве регуляторов необходимо исключить основной ТВУ,,.

Для регулирования напряжения в широком диапазоне при необходимости получения минимального числа коммутируемых ТВУ целесообразно первичные обмотки их трансформаторов выполнять со средней точкой и коммутировать эти обмотки с помощью ключей Кц, К12

(рис. 2.35, в). В этом случае появляется возможность как добавлять напряжение во вторичную цепь, например при замыкании ключа Кц. так и вычитать напряжение i-ro трансформатора из общего напряжения вторичной цепи.

Одним из основных элементов ДИО служит ключ, обеспечивающий коммутацию инверторов, отдельных трансформаторов или ТВУ. Для коммутации инверторов и ТВУ используется транзисторный ключ постоянного тока, а для коммутации трансформаторов - высокочастотный транзисторный ключ переменного тока, который может быть собран (рис. 2.36, а) на двух последовательно встречно-включенных транзисторах VT1, VT2 и диодах VDI, VD2. Ток протекает в течение половины периода через один из включенных транзисторов и диод (например, VD1 н VT2). В другой ветви тока в это время нет, так как ее транзистор закрыт. Достоинством ключа является то, что УУимеетобщий провод.

Транзисторный ключ, представленный на рис. 2.36, б, выполнен на основе мостовой схемы выпрямления В, у которого в диагонали постоянного тока находится транзистор VT, работающий в режиме ключа. В диагональ переменного тока включается коммутирующий вывод обмотки трансформатора. В этом случае УУ упрощается, однако мощность потерь несколько увеличивается по сравнению с ранее рассмотренной схемой ключа.

3 Зак. 1779 65

vm vnz

VTZ I

Puc. 2.36

Ввиду того что ДИО работает на высокой частоте, эффективно применение в них магнитно-транзисторных ключей переменного тока [39]. На рис. 2.36, в показана схема ключа, каждая коммутируемая секция которого выполнена на отдельных трансформаторах Ti, и исключение их из набора осуществляется путем шунтирования в каждый полупериод работы инвертора одной из обмоток управления Wy транзистором VT. Быстродействие таких ключей ограничено в основном лишь реактивными параметрами трансформатора, а потери на транзисторе VT и диоде VD могут быть значительно снижены за счет уменьшения протекающих по ним токов. Устройство управления может не иметь гальванической развязки с выходным напряжением 1/, так как роль развязки в данном ключе выполняют обмотки управления Wy.

Коммутацию t-ro трансформаторно-выпрямительного узла целесообразно выполнять с помощью транзистора, шунтирующего выход вы-

Плт Рт, Вт1кг

0,2 0,f- 0,8 ],б Рц,Вт

1,6 Рц,кВт

Рис. 2.37

прямительной схемы В, как показано на рис. 2.36, г. Диод VD исключает протекание тока от других ТВУ при открывании транзистора VT.

На рис. 2.37 показаны расчетные зависимости удельной массы (сплошная линия) и КПД "Лдио (штриховая линия) от выходной мощности для схем Д1Т0, построенных на основе коммутации ТВУ, выполненных по рис. 2.35, б с использованием транзисторно-диодных ключей (рис. 2.36, а) и магнитно-транзисторных ключей (рис. 2.36, б) [40]. При расчетах в качестве выпрямителя ТВУ использовались мостовая схема для напряжений на нагрузке 5; 12 В и схема со средней точкой для напряжений 27; 200 В. Входное напряжение ДИО, которое поступает от инвертора, работающего на частоте 20 кГц, было принято равным 310 Вч= 20 %. ДИО обеспечивает стабилизацию напряжения с относительной точностью Д/н = 0,01. Ключи выполнены на транзисторах типа КТ812А и диодах типа КД213А.

Из рис. 2.37 видно, что показатели Рщ и т]дио выше у ДИО на магнитно-транзисторных ключах для низких напряжений (5-12 В). На более высокие напряжения (200 В) показатель Рт выше у схемы ДИО с транзисторно-диодными ключами, а значения т1дио У них совпадают на уровне 0,95.

На рис. 2.38 приведена схема силовой части адаптивного ИВЭП с бестрансформаторным входом, которая включает СВ, основной инвертор с трансформаторно-выпрямительным узлом (Т, В„), рассчитанный на мощность до 70 % от общей мощности источника, а также регулируемую часть, собранную на инверторе /и трансформаторно-выпрямительных узлах (Т1 - Тб, В1 - В6) с коммутирующими транзисторно-диодными ключами {VT1 - VT6, VD1 - - VD6). Первичная

Рис. 2.39

обмотка основного трансформатора Т, рассчитана на напряжение сети

(/cmin/-K31/;2 (/сном (1 - 60 6„ - 1/"зК2-220-0,85-0,9 = 396 В, где бс = AUc/UcHoM = 0,15 - допустимое относительное уменьию-ние напряжения сети; 0,9 - относительное значение амплитуды

пульсации напряжения СВ. Эта обмотка включена последовательно с первичными обмотками трансформаторов Т1 - Т6 регулируемой части, напряжения которых соответственно равны 3,1; 6,25; 12,5; 25; 50; 100 В и рассчитаны на весь диапазон отклонения напряжения сети Д1/с = Dcniax - cmin 594 - 396 198 В, гдс максимальное напряжение сети (/с,„ах - КЗ K2D,j„,, (1- б" с) ]/3~1/2-220-1,1 -

- 594 В (б"е - ADVDc.HoM = 0,1).

При напряжении (/cmin все транзисторы VT1 - VT6 открыты и входное напряжение приложено только к первичной обмотке основного трансформатора Г. Напряжение (/„ снимается через выпрямитель В со вторичной обмотки трансформатора Tq. При напряжении (/ешах все транзисторы VT1 - VT6 закрыты и входное напряжение приложено ко всем последовательно включенным первичным обмоткам трансформаторов Tq - T6. Напряжение снимается через выпрямители

- В6 со всех вторичных обмоток трансформаторов. При напряжении (/finax > D > Dcmin системэ упрэвления обеспечивает соответствующую комбинацию последовательно включенных первичных обмоток трансформаторов Т1 - Т6. Устройстю управления силовой частью ИВЭП создает стабилизацию выпрямленного напряжения и может быть выполнено по рис. 1.5.

Для решения задач регулирования тока и повышения надежности преобразовательные модули в ДИО должны иметь соединение вида ПР - ПР, а в качестве модулей использоваться регулируемый или нерегулируемый конвертор совместно с импульсным регулятором тока. Включение модуля в работу или его отключение происходит за счет

Рис. 2.40

подачи или прекращения сигнала управления на мощные транзисторы инверторов. Исключение из работы неисправного модуля обеспечивается перегоранием входного или выходного предохранителя модуля.

На рис. 2.39 приведена схема ДИО с параллельным включением N основных и F резервных модулей, выполненных на основе регулируемого конвертора (инвертор ;, трансформаторно-выпрямительный узел Г,, Bi).

На рис. 2.40 показана схема ДИО, преобразовательные модули которого представляют собой последовательное соединение двухпозици-онного регулятора тока (ключ VTi, измерительный резистор Ri, пороговое устройство ЯУ;) и нсрсгулируемого конвертора (инвертор Л и ТВУ на Ti, Л,).Отсугствие сглаживающего конденсатора в регуляторе благоприятно сказывается на режиме работы инвертора, а регулирование тока модуля исключает токовые перегрузки транзисторов и диодов схемы модуля. С помощью общего сигнала управления и<1 регуляторами (см. рис. 1.8) обеспечивается выравнивание токовых загрузок модулей, а наличие напряжения U „сор на контрольной обмотке ixv дросселя Li свидетельствует об исправной работе модуля.

Глава III.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ

3.1. УСТРАНЕНИЕ ПРОТЕКАНИЯ СКВОЗНЫХ ТОКОВ В ДВУХТАКТНЫХ КОНВЕРТОРАХ

Одним из недостатков двухтактных конверторов является возможность протекания через мощные транзисторы кратковременных и значительных сквозных токов. Протекание таких токов приводит к резкому увеличению динамических потерь, а в высоковольтных двухтактных конверторахк отказу. Причиной появления сквозных токов в двухтактном конверторе является относительно большое время закрывания мощного транзистора, находящегося перед этим в насыщенном состоянии, по сравнению со временем открывания транзистора, пребывающего в состоянии отсечки. В результате на некотором отрезке времени транзисторы, оказываются в открытом состоянии в обоих плечах конвертора.

Устранить протекание сквозных токов можно, только ликвидировав такое состояние, при котором мощные транзисторы обоих плеч конвертора одновременно оказываются открытыми. Этого достигают с помощью автоматической задержки открывания закрытого транзистора до момента окончания протекания коллекторного или обратного тока базы ранее открытого транзистора, т. е. до момента окончания процесса рассасывания избыточных неосновных носителей в закрываемом транзисторе. Задержки открывания закрытого транзистора на фиксированный промежуток времени наиболее просто можно достигнуть путем формирования управляющего сигнала с небольшой паузой, что приводит, однако,