Przekształtnik impulsowy jako źródło zasilaniu silników prądu stałego

Źródło stałego napięcia U₁ może być połączone z odbiornikiem np. silnikiem prądu stałego poprzez tyrystor T₁. Jeśli w układzie sterowania tyrystora T₁ przewidzi się możliwość sprowadzenia jego prądu do zera np. przez rozładowanie kondensatora C, to stwarza się możliwość regulowania względnego czasu załączenia silnika do źródła o napięciu U₁, a tym samym i średniej wartości napięcia na odbiorniku

Dioda rozładowcza D₁ umożliwia podtrzymanie prądu w odbiorniku w czasie, gdy tyrystor T₁ jest zablokowany. Na podstawie przybliżonych przebiegów napięcia

i prądu, przy pominięciu wpływu procesów komutacyjnych można wyznaczyć średnie wartości napięć i prądów dla odbiornika oraz dla źródła

Bilans mocy przy pominięciu strat

wskazuje na cechy przekształtnika impulsowego upodabniającego go do transformatora w obwodach prądu przemiennego. Przekształtniki impulsowe znajdują coraz szersze zastosowanie zarówno jako źródła zasilania, jak tez jako obwody pośrednie w sterowaniu i regulacji przekształtników.

Charakterystyka mechaniczna silnika szeregowego.

Bilans napięć silnika

W praktyce stosuje się przekształtniki impulsowe z komutacją szeregową i komutacją równoległą.

a)

b)

c)

Przekształtniki impulsowe: a) układ o komutacji szeregowej ;b) układ o komutacji równoległej c) przybliżone przebiegi napięć i prądów

Jeżeli tyrystor główny łącznika jest przełączany cyklicznie, a okres przełączeń T = T₁ +T₂ jest dużo mniejszy od stałej czasowej
= L/R obwodu obciążenia, to w obwodzie tym prąd płynie nieprzerwanie. Przy dużej indukcyjności obwodu obciążenia (teoretycznie przy L =∞) można przyjąć, że wartość prądu obciążenia I jest stała, zależna tylko od wartości średniej napięcia U_wy na wyjściu przekształtnika i właściwości obwodu (rezystancji R i napięcia E w tym obwodzie).

Napięcie wyjściowe przekształtnika ma w przybliżeniu przebieg o postaci fali prostokątnej (prostokątny przebieg napięcia jest odkształcony w czasie komutacji tyrystora głównego przez napięcie kondensatora C_K). Wartość średnia napięcia wyjściowego, przy T = T₁ +T₂, wynosi

Przy stałej wartości prądu obciążenia (I = const), prąd pobierany ze źródła napięcia stałego ma przebieg fali prostokątnej o okresie T. Wartość średnia prądu źródła

Tyrystorowy sterownik impulsowy wprowadza tzw. zakłócenia energoelektroniczne.

Aby temu zapobiec stosuje się filtry LC.

Właściwości filtru są określone przez współczynnik wygładzenia

gdzie:

S₂- względna wartość pulsacji ( napięcia lub prądu) w układzie bez filtru.

S₁- względna wartość pulsacji w układzie z filtrem.

Zwykle współczynnik wygładzenia wyznacza się dla pierwszej harmonicznej

Składowej przemiennej napięcia lub prądu.

Filtr LC typu
. Układ , charakterystyka.

Krzywa napięcia wyjściowego filtru typu
zależy od tego , czy w obwodzie przeważa reaktancja indukcyjna czy też pojemnościowa.

Współczynnik wygładzenia dla tego filtru:

m- liczba pulsów

W celu zmniejszenia wartości współczynnika wygładzenia można zastosować

filtr złożony z dwóch lub większej liczby filtrów prostych typu
.

Filtr LC typu
. Układ , charakterystyka napięcia wyjściowego

Filtr typu
można rozpatrywać jako filtr złożony z kondensatora C₁ włączonego na wejściu i prostego filtru typu
.

Współczynnik wygładzenia filtru jest określony zależnością:

_{sC1 -} współczynnik wygładzania kondensatora C₁

_s
- współczynnik wygładzania filtru

W obliczeniach praktycznych można przyjąć , że czas ładowania kondensatora jest pomijalnie mały. Pojemność kondensatora oblicza się z zależności

---