10005

Na rysunku 3.57 pokazane są przebiegi napięcia i prądu w układzie obciążonym rezystancją R₀ =10£2 po zastosowaniu układu dopasowującego (Lą = 7,48-10^-6 H, C₃ =111,7 10^_9F).

Time

Rys. 3.57. Przebiegi napięcia i prądu, uzyskane w wyniku symulacji układu obciążonego rezystancją = z układem dopasowującym

Zastosowania

Nagrzewanie dielektryczne oraz spawanie tworzyw sztucznych wymaga stosowania bardzo wysokich częstotliwości (kilka MHz). Do tej pory stosowano układy lampowe do generowania tak wysokich częstotliwości. Obecnie obserwuje się tendencje do zastępowania układów' lampowych układami tranzystorowymi. Współczesny rozwój tranzystorów mocy MOSFET umożliwia uzyskanie częstotliwości ich łączeń rzędu kilku MHz przy zachowaniu wysokiej sprawności. W procesie nagrzewania dielektrycznego oraz spawania tworzyw sztucznych rezystancja obciążenia zmienia się na ogól nieznacznie i dlatego ten prosty układ znajduje zastosowanie jako wzmacniacz mocy klasy E.

Falownik z układem dopasowującym, który zapewnia poprawną pracę przy zmianach obciążenia może być zastosowany do zasilania \ wysokoprężnych lamp wyładowczych (częstotliwość do kilkudziesięciu kHz).

I

Wnioski

1.    Praca optymalna falownika (ZVS) jest spełniona tylko wówczas, gdy rezystancja odbiornika jest stała i równa optymalnej.

2.    Gdy rezystancja odbiornika jest mniejsza od optymalnej, praca układu jest sub-optymalna. Przy zmianie rezystancji powyżej optymalnej włączenie łącznika może wystąpić przy niezerowym napięciu, co może doprowadzić do przekroczenia dopuszczalnego prądu odbiornika.

3.    Wprowadzenie dodatkowego dwójnika w celu dopasowania układu do zadanej wartości rezystancji umożliwia suboptymalną pracę układu w szerokim zakresie zmian rezystancji. Ze wzrostem rezystancji ponad wartość zadaną, wzrasta

szczytowa wartość napięcia na zaciskach łącznika oraz prądu przewodzenia łącznika.

3.3. Falowniki z modulacja gęstości impulsów

W falownikach zasilanych ze źródła napięcia stosowane są następujące metody regulacji mocy wyjściowej:

•    sterowanie częstotliwościowe

•    modulacja szerokości impulsów (PWM)

•    sterowanie fazowe

•    modulacja kąta przewodzenia (CAM).

Wadą powyższych metod sterowania falowników wysokiej częstotliwości (> 100 kHz) jest wzrost strat łączeniowych oraz wzrost zakłóceń elektromagnetycznych (problem kompatybilności), ponieważ nie jest możliwe, aby łączniki były przełączane przy zerowym prądzie.

W [5] przedstawiono metodę modulacji gęstości impulsów [PDM Pulse Den-sity Modulation] napięcia doprowadzanego do obwodu rezonansu szeregowego falownika napięcia, wykorzystaną do regulacji mocy wyjściowej. Istotną zaletą tej metody jest stała częstotliwość pracy falownika, przełączanie łączników przy zerowym prądzie (ZCS) w szerokim zakresie zmiany mocy wyjściowej falownika, co w konsekwencji daje zmniejszenie strat przełączania i zmniejszenie emitowanych zakłóceń elektromagnetycznych. Metoda modulacji gęstości impulsów jest metodą integracyjną.

Na rysunku 3.58 przedstawiono schemat ideowy falownika napięcia z obwodem rezonansu szeregowego, o układzie mostkowym (a) oraz przebieg czasowy napięcia na zaciskach wyjściowych falownika zasilającego obwód rezonansowy (/>), ilustrujący metodę modulacji gęstości impulsów. Dołączone równolegle do łączników ,S'I do 54 (MOSFET) kondensatory Cl do C4 umożliwiają przełączanie łączników przy zerowym napięciu.

Istotą metody PDM jest na przemian doprowadzanie napięcia do zacisków obwodu rezonansowego lub zwieranie tego obwodu. W stanie zwarcia obwodu energia zgromadzona w elementach C i Ljest częściowo oddawana do odbiornika rezystancyjnego R₍₎.

Tak więc w układzie z rysunku 3.58 występują III stany pracy:

przedział 7j

I    - przewodzą łączniki 51 i 54

II    - przewodzą łączniki 53 i 52

III    - przewodzą łączniki 52 i 5₄    przedział 7₂

przy czym każdy z przedziałów 7] i 7’₂ obejmuje całkowitą liczbę okresów oscylacji.