Процессы, протекающие в КУ при перезарядах конденсатора, начнем рассматривать с этапа пуска, когда после отпирания тиристора <р конденсатор Ск оказывается заряженным до напряжения Е (точка /*на рис. 7.12). Затем в соответствии с диаграммами рис. 7.11, б отбираются тиристоры Тс и Тп. В контуре СЕ - LK - Тл - Т0 происходит процесс подготовительного перезаряда конденсатора. Без учета потерь энергии в контуре перезаряда процесс на фазовой плоскости будет описываться дугой окружности 1-2-3 с радиусом, равным Е. Ордината точки 2 определяет амплитуду перезарядного тока / = ElZc. К концу перезаряда напряжение на конденсаторе равно (точка 3).

Траектория изображающей точки 3-4-...-8 характеризует перезарядный процесс, сопровождающий коммутацию силового тиристора. На участке 3-4 ic<. iH = 1(0) и ток 1С протекает через тиристор Т0 во встречном направлении. Участок 4-6 соответствует этапу протекания тока ic через диод Д и приложению к тиристору Тс обратного напряжения. Угол между точками 4, 6 характеризует 9. По достижении точки 6 1С = 1(0) и диод Д закрывается. Диод Д0 при этом открыться не может, поскольку напряжение на конденсаторе в точке 6 uc<i Е я к диоду приложено обратное напряжение, равное Е - ис. При закрытых диодах Д и Д0 путь тока продолжающегося перезаряда конденсатора создается через нагрузку по цепи Е - Ск - LK - Тк - ZH. Поскольку индуктивность в цепи нагрузки велика (LH3> LR), ток jh на этом интервале остается практически неизменным, т. е. после точки 6 конденсатор перезаряжается постоянным током /(0). Этапу перезаряда конденсатора постоянным током соответствует отрезок прямой 6-7. Этап продолжается до момента достижения конденсатором напряжения Е (рис. 7.12), что обусловливает отпирание диода Д0 и переход тока iH в цепь этого диода.

На рис. 7.12 дуга окружности 7-8 характеризует завершающий этап перезаряда конденсатора рассматриваемого коммутационного процесса. Контур перезаряда на этом этапе состоит из источника питания Е и элементов Ск, LK, Тк, Д0. Поскольку в контур перезаряда входит источник питания Е с полярностью напряжения, встречной протеканию тока 1С, центр дуги окружности 7-8 расположен в точке /. Как видно из рис. 7.12, напряжение на конденсаторе при завершении первого такта перезаряда (в точке 8), равное Е + ZJ(0), получилось большим, чем в начале (в точке /).

Очередной цикл перезаряда конденсатора наступает спустя время паузы t-a в момент отпирания тиристоров Тс и Тп (участок 8-9 подготовительного перезаряда). Затем при отпирании тиристора Тк происходит рабочий перезаряд конденсатора, сопровождающийся пиранием силового тиристора (участок 9-10-11-12). В этом цикле перезаряда участок, соответствующий ic = 1(0), отсутствует, так как к моменту запирания диода Д (точка 11) напряжение на конденсаторе ис> Е и при запирании диода Д сразу же происходит отпира-ние диода Д0.

Последующие циклы перезаряда протекают аналогично. Напряжение на конденсаторе закончившегося цикла определяет начальное

напряжение очередного цикла перезаряда. Без учета потерь энергии в цепях перезаряда перезарядный процесс конденсатора имеет вид раскручивающейся спирали, что характеризует наличие в контуре коммутации эффекта последовательного н а к о ц. лени я энергии. Он проявляется в повышении напряжения на конденсаторе после каждого цикла перезаряда. Основная причина этого явления - получение конденсатором дополнительной энер. гии от дросселя LK на этапе завершения коммутационного процесса (участки 7-8, 11-12 и т. д.).

Однако в реальных условиях процесс перезаряда конденсатора сопровождается некоторой потерей энергии. Энергия частично теряется в активных сопротивлениях соединительных проводов, активном со: противлении обмоток коммутирующего дросселя LK, конденсаторе, тиристорах и диодах. Из-за наличия потерь после некоторого числа циклов перезаряда конденсатора с начала пуска схемы в коммутационном узле устанавливается баланс, который характеризуется равенством энергии, дополнительно поступающей в конденсатор и рассеиваемой в перезарядных цепях. На фазовой плоскости (рис. 7.12) состоянию баланса энергии в КУ соответствует достижение установившегося цикла (кривая перезаряда установившегося цикла показана пунктиром), для которого напряжение на конденсаторе в конце перезаряда равно напряжению на нем к началу цикла.

Таким образом, параметры установившегося цикла следует определять, исходя из потерь энергии в цепях перезаряда с учетом исполк--зуемых типов конденсатора, тиристоров, диодов, а также параметров коммутирующего дросселя. Напряжение U(0) установившегося цикла зависит от тока /(0). Возможные значения с7(0) на практике лежат в пределах от 1,5 £ до 2,2 Е. По напряжению С/(0) производят выбор

коммутирующего и перезарядного тиристоров. Тиристор Тс, а также диады Д, Д0 выбирают на напряжений равное Е. гй*

На рис. 7.13, а показан упрощенный вариант рассмотренной схемы* Вместо тиристора Гк здесь используй ется диод Дк. Регулирование выход ного напряжения осуществляется; изменением во времени момента от-пирания не коммутирующего, а перй зарядного тиристора Тп (рис. 7.13,$1 При отпирании тиристора 7 is начале происходит подготовительный первг заряд конденсатора через тиристоры Гп, Т0 и сразу же вслед за нй§ диод Дк - рабочий переаж

Рис. 7.13. Упрощенный вариант схемы рис. 7.11, а (а); форма управляющих импульсов преобразователя (б)

через

ряд, сопровождающий запирание сщ

того, тэ* - 4

лового тиристора. С учетом того. чТЭ3

в этой схеме интервал i%

сутствует, временные диаграммы рис. 7.11, в - ж будут действительны и для схемы рис. 7.13, а. Ей соответствуют те же значения напряжения U(0). Для проведения начального заряда конденсатора с целью осуществления режима пуска от системы управления не требуется формирования специального управляющего импульса. Начальный заряд конденсатора осуществляется по цепи Ск - LK - Дв - ZH при подключении схемы на напряжение питания Е.

§ 7.4. ИППН С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОММУТАЦИЕЙ И КОММУТИРУЮЩИМ КОНТУРОМ, ПОДКЛЮЧАЕМЫМ НА ЭТАПЕ КОММУТАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНО НАГРУЗКЕ

Схема преобразователя с параллельной коммутацией и коммутирующим контуром, подключаемым на этапе коммутации параллельно нагрузке, показана на рис. 7.14, а. Его узел коммутации выполнен по схеме рис. 7.6, б. Тиристор Т3 предназначен для проведения подготовительного заряда конденсатора перед очередной коммутацией силового тиристора.

Последовательность подачи управляющих импульсов на тиристоры от системы управления показана на рис. 7.15, а. Тиристор Т3 отпирается одновременно с силовым тиристором. Изменением задержки во времени поступления импульса на коммутирующий тиристор регулируют длительность выходных импульсов и величину напряжения на нагрузке (Ун-Процессы, протекающие в схеме, рассмотрим вначале с помощью метода фазовой плоскости (рис. 7.14, б).

Режим пуска преобразователя осуществляется при поступлении отпирающих импульсов на силовой и зарядный тиристоры. С их отпиранием к нагрузке прикладывается напряжение Е, а в образовавшейся цепи Е - Т0 - Т3 - LK - Ск происходит процесс колебательного заряда конденсатора с полярностью, указанной на рис. 7.14, а без скобок. Без учета потерь энергии в контуре конденсатор заряжается до напряжения 2Е. На фазовой плоскости процессу началь-

а.) 5)

Рис. 7.14. Схема ИППН с параллельной коммутацией и коммутирующим контуром, подключаемым на этапе коммутации параллельно нагрузке (а); фазовый портрет процесса перезаряда конденсатора в узле коммутации (б)