Тиристорно-импульсные преобразователи с ШИМ

2.при широтно-импульсной модуляции возможны варианты схемы преобразователей, различающихся по числу операций управления:

- двухоперационные;

- трехоперационные;

- многооперационные.

и по включению коммутирующего конденсатора С_к:

- параллельно основным тиристорам VS₀:

- параллельно двигателю М.

На рис.3 представлен вариант схемы преобразователя с двухоперационным управлением при включении С_к параллельно тиристору VS₀. Этой схеме соответствует амплитудно-временная диаграмма работы преобразователя (рис.4, а, б).

Рис.3

Рис.4

В состав преобразователя входят два тиристора: - VS₀ – основной,

- VS_к – коммутирующий.

При открытии основного VS₀ в цепь двигателя подается импульс напряжения постоянного тока, а при открытии вспомогательного VS_к образуется цепь для запирания основного тиристора.

Открытие тиристора VS₀ в момент t_о приводит к возникновению токов в двух контурах: в цепи двигателя i_н и в колебательном контуре i_к. Предварительно до включения основного тиристора VS₀ конденсатор С_к заряжается через VS_к. после перезаряда С_к током i_к, в течении времени t_о – t₁, равного полупериоду Т_СкLк /2, тиристор VS₀ сразу не запирается, как и при ЧИМ.

Обратная полярность напряжения на С_к (+ со стороны катода VS₀) поддерживается до регулируемого момента t₂, т.к при запертом VS_к разряд конденсатора С_к через диод VD_к в интервале t₁ – t₂ не происходит.

После открытия VS_к в момент t₂, который может меняться в зависимости от настройки СУ, обратное напряжение подводится к основному тиристору VS₀, и он мгновенно запирается. Это обратное напряжение поддерживается до момента t₃, соответствующего времени разряда конденсатора С_к током i_н до нуля. В течение интервала времени от t₂ до t₃ тиристор VS₀ восстанавливает свои запирающие свойства. Интервал времени t_в соответствует выражению (3). Перезаряд С_к током i_к продолжается в интервале t_к = t₄ - t₂ в соответствие с выражением (2). Продолжительность импульса напряжения на нагрузке

t_и = Т_СкLк /2 + t_су + t_к = π + t_су + 2U_d·С_к/I_н,

где t_су – регулируемое СУ время импульса в зависимости от его ширины. После паузы t_п процесс модуляции повторяется. Продолжительность паузы при = const, зависит орт регулируемой ширины импульсов t_п = Т – t_и.

Нижний предел регулирования выходного напряжения при ШИМ ограничен минимальной шириной импульсов t_{и min} = Т_СкLк /2 + t_к. верхний предел выходного напряжения ограничен временем восстановления запирающих свойств тиристора VS₀

t_{и mах} = Т – t_в = (5)

Среднее напряжение на нагрузке с учетом формы импульса напряжения

U_н = (π + t_су + 2U_d ).

Минимальный коэффициент заполнения

γ _min = (6)

максимальный коэффициент заполнения

γ _mах = (7)

Для уменьшения t_к включают как и при частотной модуляции параллельно основному тиристору VS₀ обратный диод VD_к и реактор L . Ограничение коэффициента заполнения γ снизу не позволяет достичь среднего значения выходного напряжения преобразователя, близкого к «О» при максимальной постоянной частоте переключений f_и, допускаемой тиристорами. Понижение f_и , а соответственно и увеличение Т их следования связано и при ЧИМ и ШИМ с необходимостью увеличения параметров выходного фильтра (увеличение массы и объема С_ф, L_ф).