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 Uwy 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 CK). 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