иреобразователя существенное влияние оказь!вает инерционность процессов переключения транзисторов и диодов. Рассмотрим процессы, протекающие в преобразователе раздельно.

Выделим сначала те процессы, на которые инерционность транзисторов не оказывает влияния. Назовем их линейными. В течение линейного процесса один из транзисторов двухфазного инвертора насыщен, т. е. является линейным сопротивлением, а другой находится в состоянии отсечки. Магнитный поток в сердечнике трансформатора сравнительно . медленно меняется под действием первичного источника. Изменение токов в схеме происходит только под влиянием энергии, накопленной в реактивных элементах, имеющихся в схеме, а если их нет, то токи в течение линейного процесса не меняются.

Затем рассмотрим процессы коммутации, в течение которых под влиянием транюторов происходит изменение полярности выходного напряжения инвертора. Скорость и направление изменений токов во время процесса коммутации определяется не только реактивными элементами схемы, но и нелинейными элементами - транзисторами инвертора и диодами выпрямителя. Поскольку условия отключения и включения транзистбров и диодов в разных схемах инверторов и для разных схем вцпрямителей различны, и процессы коммутации получаются также различными, целесообразно рассматривать процессы коммутации отдельно для каждой схемы преобразователя. В линейных процессах, наоборот, для различных схем инверторов имеется много общего.

Еще одной причиной, обусловливающей значительное внимание к коммутационным процессам, является то, что в современных преобразователях, работающих на повышенной частоте, процессы коммутации составляют заметную часть- периода. Поэтому расчеты, в которых не учитываются эти процессы, а предполагается мгновенное переключение нелинейных элементов схемы, дают малую точность.

§ 13.2. Линейные процессы в силовой цепи инвертора с независимым возбуждением

Для отделения линейных процессов от коммутационных примем, что транзисторы включаются и отключаются мгновенно, их выключение происходит с задержкой, равной Тр. - времени рассасывания заряда неосновных носителей в базе. Помимо этого, положим диоды выпрямителя безынерционными.

Схема преобразователя рис. 13.5, а содержит мостовой выпрямитель и двухтактный инвертор, выполненный по основной схеме, т. е. со средней точкой в первичной обмотке трансформатора. Если длительность открывающих транзисторы импульсов базового тока Тд выбрана такой, что в сумме с временем рассасывания заряда в базах транзисторов она остается меньшей длительности полупериода Т, возбуждающего напряжения, то на вторичной обмотке трансформатора создается переменное напряжение (/g прямоугольной формы с нулевыми паузами (рис. 13.5, г).

ы

Длительность импульсов напряжения U2 больше длительности возбуждающих импульсов на время ТрСоответственно длительность нулевой паузы в напряжении будет равна

е=т-Тз-Тр.,=е'-Тр.,. (i3.i)

Токи, протекающие по вторичной обмотке трансформатора и через выпрямительные диоды, для такого случая были определены в § 7.6 при выпрямителях с нагрузками, начинающимися и с индуктивности и с емкости.

Коллекторные токи транзисторов преобразователя представляют собой трансформированные в первичную обмотку соответствующие части тока i-Положительные импульсы тока трансформируются в верхнюю полуобмотку, протекают через транзистор Tj, а отрицательные - в нижнюю- и транзистор Тг-

Амплитуда импульсов базового тока должна быть такой, чтобы, пропуская .ток i, транзисторы оставались насыщенными, т. е. сопротивление резисторов Re должно быть выбрано из условия

;?6<(£ -t/6,)p ,m ,. (13.2)

Степень выполнения неравенства (13.2) определяет степень насыщения транзисторов инвертора. Если теперь увеличивать длительность открывающих транзисторы импульсов - Tg, то нулевая пауза в напряжении Тв = Т - Тр J. исчезнет совсем (см. , , . ,

В этом случае на выходе мостовой схемы выпрямителя будет создаваться постоянное напряжение t/p (рис. 13.6, а, б), которое меньше амплитуды Uzm на величину падений напряжения на диодах выпрямителя и сопротивлении вторичной обмотки трансформатора. Считая сопротивление обмотки малой величиной, запишем -

о = 2т-2(£ р + -в/о). где = fi{E - - амплитуда напряжения грузки выпрямителя; п = w/Wy - коэффициент Через транзистор инвертора будет протекать (рис. 13.6, в, г) с длительностью Т и амплитудой

в

зтг

Рис. 13.5 ч

будет сокращаться и при 13.5, б, е).

(13.3)

/о - ток на-трансформации. импульсный ток

(13.4)

Действующее значение этого тока, совпадающего с током в первичной полуобмотке трансформатора,

I = li0,707nlo. (13.5)

Скорость изменения магнитной индукции в сердечнике трансформатора задается напряжением на его первичной полуобмотке, равным Еп - f/кн:

(13.6)

т

Здесь (/кн - напряжение коллектор - эмиттер насыщенного транзистора; S - площадь сечения сердечника.

Поскольку за полупериод Т индукция в сердечнике либо линейно нарастает рт -Вт до -f-Bm, либо уменьшается от -\-Вп до -В^,

помножив производную dBjdt на Т, получим удвоенную амплитуду индукции. Поэтому

5 = (£ -(/ )T/(2ffi.iS) =

= (п-кн)/(4К5). (13.7)

где / = 1/(27) - частота возбуждающего напряжения.

Габаритная мощность трансформатора при пренебрежении величинами (/н -пор и rj получается несколько, большей мощности, выделяющейся в нагрузке:

УЛ,р = 0,5 (2/i£ -f/ (/о) = 1,2/е(/ . (13.8)

Поскольку ток, отдаваемы^: источником £ , является суммой токов коллекторов двух транзисторов, то он получается постоянным и равным /к„. -Мощность, отдаваемая первичным источником, превышает мощность, выделяющуюся в нагрузке, на величину потерь в транзисторах, диодах и трансформаторе, малой величиной, а это позволяет пренебречь потерями мощности в'трансформаторе. Мощность, теряющаяся в каждом ий диодов выпрямителя, равна Р,5(£ ор -f rJK, а в каждом из транзисторов инвертора - 0,Шк /кн = 0,Ъ1]п1д.

Таким образом, для к. п. д. идеализированного преобразователя будем иметь

4i

[/o + 4.0,5(£ p-fB/o)+2-0,5fi[7 ,-

Если бы выпрямитель был выполнен по основной двухфазной схеме, то выпрямленное напряжение было бы равно

f/o=.2m-£nop--B/o (13.10)

И ДЛЯ к. п. д. преобразователя

Ч t/o-f Bnop + Z-B/c + nt/KH

Рис. 13.6

2Т t

Ранее положили г.

(13.9)

(13.11)