Научная статья на тему 'Выбор параметров полупроводниковых источников питания с высоковольтным выходом'

Выбор параметров полупроводниковых источников питания с высоковольтным выходом Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
171
93
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Рогинская Л. Э., Рахманова Ю. В.

Исследуются электромагнитные процессы в резонансных инверторах с повышенным выходным напряжением

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Рогинская Л. Э., Рахманова Ю. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Выбор параметров полупроводниковых источников питания с высоковольтным выходом»

УДК 621.314.27,621.315.6

Л. Э. РОГИНСКАЯ, Ю. В. РАХМАНОВА

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ выходом

Исследуются электромагнитные процессы в резонансных инверторах с повышенным выходным напряжением. На основе исследований определяются параметры полупроводниковых и коммутирующих элементов преобразователей. Резонансный пнеертор; ЮБТ-транзистор; повышенное напряжение; тиристор; коммутирующий дроссель и конденсатор

Рост промышленности, появление новых элек-тротехнологических процессов требует совершенст-

.

место занимают устройства для заряда емкостных накопителей энергии (ЕНЭ) и комплексы для индук-.

являются: повышенная частота и в ряде случаев напряжение, нелинейный характер нагрузки, изме-

.

-

:

,-

,

.-

циент трансформации при этом составляет не более 102. Если же питание ЕНЭ происходит от низко,-

,

трансформатор и высоковольтный выпрямитель [1] В этом случае коэффициент трансформации доходит до 104.

Поэтому удельные показатели высоковольтного ( ) ,

-

.

,-

-

.-

,

.

-

-

ра с ЮБТ транзисторами. В качестве средства ис-

-

на компьютерная система OrCad. Структурная схема модели преобразователя приведена на рис. 1 [2].

20 , -

зисторы ЮБТ выбраны из библиотеки системы, па.

Частота следования импульсов управления - 20кГц,

-

.

Рис. 1. Структурная схема модели резонансного инвертора с высоким выходным напряжением

Ргь£1_1с: ГТЗШЕМПЕ1-Ш" [ С : 'ііідгтгагсігз аеій Зеггі г«д з \ ~і, ^Атитг. Га.и=/Т1де ддц ОЗЛЗЛІ* 33;дт=3д

ІАІ ашії-діВЕНіТІСІ-ІІІ Іштітеї

Тщдсиг-исс; Д~3 ■ □

тгтл-ь

-аПЯі

Л7Т-

□V

-4Л7

-ЗіІйжА

ЗИР

ГЛГ

-£□□7

заат

глг

-ЗПП7

З ПЕТ 1ПЕТ

пт

^ШІ]?

от

-4ППТ

ш ни НІ! ии і=г :^.Ї5*£5:=: МП и и 1 щ І і НІМІЛІЇ: ми ІІ5 і

:::е:х :: мі і ГіГГ Нм ш ТГГІ ии III1 :: =■=; а== с: :с: : :::е:х :э: : ІІІІІ пл 1 ии| :=э::с==с=:с:: = ==!=: ч = = Е= :р: і

п 1 |Х_01. ДИ:|І

™' ЯЯ-ЧДе™1 ЩШ ГЧС0-V ГТТ ЯЧіТР (Г И ИВД ТДР

г^Еі Їь-З ЧЧ ^Мн -^иЭ

Е: с : ас = □: :□: :а : = с :зс ::с:ї:=3:=]::е = : е=:с:з:: ас= а== е: ісііЕііс : л :з : = с:зс ::с:а:=з::з:

__і___і__і___і__л___і___і___і___і__]___і___і___і__і__-1___і___і__і___і___І___і__і___і___і__]___і___і___і___і__-1__і_

п ■7|Ц-І!.1іГТГ.І_:3|

:еі:е=:с:з::х: а = :с=:с: :І _і__і__і__1__і__і_і__і__І

ІІСЗІ

ІІЕЕЕЇІЗЕЕЗІІ^ЕЕ

ЕЕЗІ

ЕЕ Еі

’КЗЕа^ІЕЕБ

Т|ЬІІ1т11іЗ|

.і.____і__i-.j__i.-_1_'__'._j._j._l_. тез -і.._і_.і__ст:

іЦ±=4й?1; :]=1 ^ 1=:№= 3=№=:

±Ґ’

Т|Щ;Л.и-С1і2| і. _'_і__і..

_______'_______'._

іь:т;;г :г;

тттзггттті

!?!!-!! ееее

ЕЕЕЗЕЕЗЕЕЗЕ

..І.

= Е :=с ::Е :3::

-_J._L_.L_.'______I_.J_-L.-1___

= 3::ЕЕЕ ЕЕЇЕ:

і їс:ЗЕЇ Е::Е:

-т (СЗ:1ГСТ:2|

■*-1 - Ш ==1=^=^ I III К ЦЕЕуіГЦЕЕ^

... ґі -т- - -і ^т- - ' :: :і: эс :: е^<5ее??^ е^еее^е: е^зееЬ^е Ще^Ї/е: ЩІе^: е^е^ІРе

□ а

1 а і]'.о

V |Ш: 2„.С2:1|

ЗООвя

ЗООил

ТІ1Г

■5аі]'.с

■5 «Ніл

ЇСОш

Г4Ікі Оэт l■]j Зпр4

тіне і прі ті аа

Рис. 2. Основные зависимости мгновенных значений напряжений и токов от времени

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ввиду отсутствия в библиотеке пакета OrCad высоковольтных диодов, они выполнены в виде ключей, управляемых напряжением (напряжение замыкания - 1В, размыкания - ОВ). Коэффициент связи индуктивностей Ь1, Ь2 и обмоток Ьъ, Ь4 равен О,8. Следует отметить, что изменение коэффициента связи в пределах О,8...1,О практически не меняет характера электромагнитных процессов, лишь несколько увеличивая величину выходного напряже.

напряжений и токов от времени представлены на рис. 2.

,

напряжение на транзисторах не превышает 4ОВ, в то

,

-

форматора равна 3ООВ - в 15 раз превышает напряжение питания. Это объясняется тем, что напряжение транзисторов близко к арифметической разности напряжений ыЬ1, ыЬ2н щ:1, щ:2, а напряжение диагонали - к арифметической сумме. При этом форма на-

-

. ( 3) ,

,

3,

состояния открытого положения (51, £2 и 53, 54) и

-

.

,

сложного колебательного контура при закрытых

,

-.

- 11( Р)

V рС1

-р1ъ

+ РІ 2( Р )(2 Ь1 + Ь3) = 0

1

.(1)

I (Р)-------+ 2 Ь1 р12( р) = и1( р)

рС1

Характеристическое уравнение системы уравнений (1) имеет вид (ксв =1)

2р ^1^зС^ + 4+ ^з = О,

т. е.

р2 = -(41х + Ь3)1(21]Ь3С1).

Из (2) следует, что для выбранных параметров 2 4Ь\ +13

(2)

^1 =

2 Ь1Ь3С1

Характеристическое уравнение для выключенного ЕНЭ запишется как

2р Ь1Ь3 (2С3 + С1) + (4Ь1 + Ь3) = 0;

2

р =-

4 Ь1 + Ь3

2 ^1^3(2С3 + С1)

4Ь1 + Ь3

2 ^1^3(2С3 + С1)'

2

Частота возбуждения юв=2л/=1256ООс"1. Как Инверторный мост с обратным диодом УБ1,

видно из кривых (рис. 2), общий коэффициент уси- подключен через входные дроссели М=Ы2=3,8цГн

ления по напряжению равен 750. к источнику постоянного напряжения 500 В.

Рис. 3. Модель тиристорного мостового преобразователя с обратным диодом

,

-

-

-

.

Основной частью комплекса для индукционного

,

.ка на индукторе может существенно отличаться от

,-

.

способов такого согласования является применение резонансных инверторов с бестрансформаторным повышением напряжения [3].

Для исследования переходных процессов была

-

вателя напряжения с обратным диодом (рис. 3). Ис-

-

рования ЫайаЪ, при помощи специального раздела БтыИпк. Плечи инверторного моста образованы тиристорами УБ\...УБ4, параллельно которым подключены защитные ЛС-цепочки (на рис. 3 ЛС-цепочки

).

,-

.

диод УБ1 включен параллельно мосту. Управление

-

ров импульсов РО и РО1.

Коммутирующая диагональ инверторного моста ,-тирующей емкости Ск=137мкФ, коммутирующей индуктивности £к=6О,3мкГн и нагрузки, представленной резистором Лп=О,320м, дросселем

1п=О,38цГн и параллельным конденсатором Сп=65мкФ.

,

от 8кГц до 22кГц и составляет О,94-О,98 резонансной

.-/, Р -

пряжением и и рассчитываются согласно методике [3].

-

та

• ехр(-Окэ • м>к

скм

і)

Р

1387 • ехр(-1,28 • 11000І)

БІп( w • і) =

• БІп 11000і =

0,47

= 2951 • ехр(-14080і)біп 11000Ґ А,

где иски - напряжение на коммутирующем конденсаторе; - эквивалентное затухание коммутирующего контура; ^ - частота коммутирующего

контура; р - волновое сопротивление коммутирующего контура.

Максимальный ток в коммутирующем контуре

и

1 км

скм

ехр(-Б • п/4)

1387 • ехр(-1,28 • 3,14 + 4)

= 1087 А

0, 47

Время восстановления тиристоров

восс

восс

[п- 2 агсБІп( и/ )]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

/ ^ КМ гр

~~--------------------------тк

2п

[3,14 - 2агк БІп(60/ )]

/1087

2 • 3,14

-6

х571•10 =178мкс,

Основным достоинством данной схемы мостового инвертора является увеличенное в 2-3 раза выход-

-

ционная устойчивость тиристоров.

,-

-

-

,

-

более рациональные параметры.

где ^ - ток источника питания; Тк - период коммутирующего контура.

По полученным зависимостям было определено, что напряжение на диагонали моста имеет близкую к синусоиде форму и достигает значения 8ООВ. Максимальное значение тока в коммутирующем контуре 95А. Напряжение и ток нагрузки имеют синусоидальную форму, амплитудные значения 8ООВ и 35ОА соответственно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кныш, В. А. Полупроводниковые преобразователи в системах заряда накопительных конденсаторов / В. А. Кныш. Л. : Энергоиздат. Ленинградское отделение, 1981. 16Ос.

2. Милях, А. Н. Системы стабилизации на ИЕП /

. . , . . . : , 1974.

216 .

3. Белкин, А. К. Тиристорные преобразователи частоты / А. К. Белкин, Т. П. Костюкова, Л. Э. Рогинская,

. . . .: , 2ООО. 263 .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.