Широтно-импульсных преобразователей

Регулировочные характеристики ШИП были рассмотрены выше (рис. 4.2, 4.11). Энергетические характеристики ШИП рассчитываются на основании анализа электромагнитных процессов.

При симметричном способе управления при обобщённой нагрузке на коммутационных интервалах имеем:

, (4.3)

, (4.4)

n = 0, 1, 2, 3………целые числа.

Разделим все слагаемые уравнений (4.3, 4.4) на и обозначим , тогда эти уравнения можно представить в относительных единицах:

, , (4.5)

, , (4.6)

где - относительный ток нагрузки;

- относительная э.д.с. нагрузки;

- постоянная времени нагрузки.

Для несимметричного и поочередного способов управления уравнения (4.5, 4.6) запишутся в виде:

, , (4.7)

Преобразователи постоянного напряжения 267

, , (4.8)

Среднее относительное напряжение на выходе ШИП определяется из уравнений:

- при симметричном способе управления (двухполярном напряжении на нагрузке),

- при несимметричном и поочередном управлении (однополярном напряжении на нагрузке).

Ток в нагрузке содержит среднюю составляющую и пульсирующую составляющую . Средний ток обусловлен средним значением напряжения на нагрузке и величиной э.д.с:

(4.9)

при двухполярном напряжении на выходе ШИП,

(4.10)

при однополярном напряжении.

Величина пульсирующей составляющей находится из решения системы уравнений (4.5 – 4.10), обобщённое выражение этой составляющей имеет вид:

. (4.11)

Средние и эффективные токи в нагрузке, в силовых транзисторах, диодах и в источнике питания могут быть определены по упрощенным выражениям, если принять, что мгновенный ток нагрузки изменяется по закону:

при , (4.12)

при , (4.13)

В этом случае выражения для определения относительных токов во всех

отмеченных ветвях представлены в табл. 4.1.

268 Электронные аппараты

Табл. 4.1

Несимметричное управление(однополярное напряжение на нагрузке)
Симметричное управление(двухполярное напряжение на нагрузке)

В качестве примера на рис. 4.14 а, б приведены зависимости относительных токов в силовых транзисторах и диодах при симметричном способе управления, рассчитанные по выражениям табл. 4.1.

Рис. 4.14. Энергетические характеристики ШИП

с симметричным управлением

Преобразователи постоянного напряжения 269

При найденных токах (табл.4.1) мощность в нагрузке, мощность, потребляемая из источника питания, и потери в силовых полупроводниковых элементах ШИП находятся по уравнениям:

; ; ; ; (4.14)