УДК 621.314

В.М. Губаревич, канд. техн. наук, В.М. Спірін, канд. техн. наук

ЧАСОВІ ЗАСОБИ РЕГУЛЮВАННЯ СТАБІЛІЗОВАНОГО СТРУМУ У СИСТЕМІ МОСТОВИЙ ІНВЕРТОР – ІНДУКТИВНО-ЄМНІСНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ

        Системи стабілізованого струму знаходять широке застосування у різних електротехнічних пристроях, вторинних джерелах живлення для широкого класу електротехнологій.
        Дослідження системи регулювання стабілізованого струму проводилось з використанням принципів побудови моделі схеми, яка реалізовувалась у середовищі Simulink.
        Мета роботи – проаналізувати можливості оптимального регулювання рівня стабілізованого струму навантаження у однофазній системі мостовий інвертор напруги – індуктивно-ємнісний перетворювач (ІЄП) – погоджувальний трансформатор – однофазний мостовий випрямляч.
        Структуру ІЄП [1] утворюють елементи з частотно-залежними параметрами, і умова резонансного налагодження виконується лише на певній фіксованій частоті. Тому доцільно досліджувати основні властивості регулювання струму навантаження І_Н ІЄП як при зміні частоти інвертування, так і при зміні часових складових періоду напруги інвертора.
        Для схеми ІЄП Г1-LC [2] була визначена залежність струму І_Н від частоти інвертора, яка має практично лінійний характер. Проте регулювання струму І_Н зменшенням частоти від резонансної не може бути глибоким за наявності погоджувального трансформатора, оскільки він може зайти в насичення і розширення діапазону регулювання за рахунок зниження частоти, можливо, лише при зменшенні розрахункового значення індукції, що пов’язано зі збільшенням вихідної маси і габаритів трансформатора.
        Характер навантаження діагоналі моста транзисторного інвертора напруги може бути індуктивний або ємнісний. При ємнісному характері з’являються динамічні втрати при включенні транзисторів, а при виключенні вони відсутні. При індуктивному характері присутні динамічні втрати при виключенні транзисторів, а при включенні вони відсутні. Слід зазначити, що при індуктивному характері відсутні втрати, пов’язані з наявністю часу зворотного відновлення діодів [3], що призводить до менших динамічних втрат. Тому робоча частота інвертування вибирається дещо більшою, ніж резонансна, і регулювання рівня струму проводять за рахунок підвищення частоти інвертування. Слід зазначити, що регулювання рівня струму за рахунок підвищення частоти не дозволить оптимізувати параметри таких електромагнітних елементів, як дросель ІЄП та трансформатор.
        Регулювання рівня струму І_Н також можливо проводити за рахунок зміни тривалості нульової полички, яку створюють при зміні полярності вихідної напруги інвертора. Аналіз цього засобу регулювання показав, що при симетричному включенні транзисторів спостерігається збільшення динамічних витрат, які відбуваються внаслідок зростання кількості перемикань при рекуперації енергії через діоди у живлячу мережу, і тому регулювати рівень струму ІН широтно-імпульсним способом нераціонально.
        Для зменшення динамічних витрат у транзисторах інвертора при широтно-імпульсному регулюванні рівня струму І_Н можна організувати несиметричне управління транзисторами (VT1-VT4 та VT2-VT3). При такому управлінні один із транзисторів, наприклад VT4, вимикається раніше транзистора VT1. Полярність напруги на індуктивності L ІЄП змінюється, і струм починає протікати по ланцюгу (+)L – С/R_Н –VD2 – VT1 – (-)L, де С – ємність ІЄП, R_Н – опір навантаження, VD2 – зворотний діод транзистора VT2. У напрузі діагоналі інвертора виникає поличка, оскільки діагональ не приєднана до живлячої мережі. В цей час інвертор не споживає струм із живлячої мережі, і додаткові імпульси в діагоналі інвертора не виникають. Поличка триває поки не включаться транзистори VT2 і VT3, а транзистор VT1 в цей час вимкнеться і процеси повторяться. При цьому в залежності від співвідношення тривалості полички Δt і тривалості, протягом якої проводить струм діод Δtg може спостерігатися рекуперація енергії з інвертора в мережу, коли Δt<Δtg. При Δt ≥ Δtg струм рекуперації близький до нуля.
        Внаслідок того, що при несиметричному управлінні інвертором не виникають додаткові імпульси напруги під час регулювання, тобто відсутні додаткові динамічні втрати, а також може бути відсутнім струм рекуперації у живлячу мережу, цей варіант може бути рекомендований для регулювання рівня струму навантаження. Крім того, цей варіант можна використовувати для обмеження напруги на навантаженні в режимах, близьких до холостого ходу, що буде предметом подальшого розвитку цих досліджень.

        1. Милях А.Н., Кубышин Б.Е., Волков И.В. Индуктивно-емкостные преобразователи источников напряжения в источники тока. – К.: Наук. думка. – 1964. – 304 с.
        2. Волков И.В., Губаревич В.Н., Исаков В.Н., Кабан В.П. Принципы построения и оптимизации схем индуктивно-емкостных преобразователей. – К.: Наук. думка. – 1981. – 175 с.
        3. Юрченко Н.Н., Шевченко П.Н., Гуцалюк В.Я., Слесаревский И.О., Твердохлеб Ю.Н. Способы регулирования тока транзисторного инвертора напряжения с последовательным резонансным контуром на выходе // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Силова електротехніка і енергоефективність». – 2002. – №1. – С. 79–81.