М
етоди и схеми за подобряване на комутационните процеси на електронните преобр. устройства .
1.Видове комутационни процеси в преобразувателните устройства
Комутационните процеси в ключовете на преобразувателните устройства могат да се разделят на две групи:
комутационни процеси с твърда комутация (hard switching);
комутационни процеси с мека комутация (soft switching).
1.1 Твърда комутация в преобразувателните устройства.Полупроводниковите ключови прибори в реалните преоб
разуватели не са идеални и преминават от едно състояние в друго за определено време.В поголяма част от преоб
разувателните устройства процеса на комутация на силовите ключове не е облекчен от допълнителни методи или
елементи. В резултат е налице твърда комутация: Комутационен процес, при който едновременно и напрежението
и токът върху ключовия прибор са със значителни стойности, което довежда до голяма моментна мощност
)
(
)
(
t
u
t
i
P
S
S
sw
,отделена върху ключа, е известен като твърда комутация.
Напрежение
u
S
, ток
i
S
и мощност
P
sw
върху ключовия прибор по време на
комутационните процеси,а) твърда комутация; б) мека комутация.
Средната стойност на тази мощност
P
sw
е комутационните загуби.При високи
честоти тези загуби могат да бъдат даже поголеми от загубите в отпушено
състояние на ключа.
При твърда комутация в силовите устройства се наблюдават няколко
проблемни факта.
1.При повисоките честоти комутационните загуби са значителен дял (до 1/3 от общите загуби на устройството) и
това води до намаляване на к.п.д.
2.Повишаването на работната честота е ограничено,тъй като ключовете имат определени граници на разсейвана
топлина.
3.Преобразувателното устройство е източник на електромагнитни смущения.
Основните тенденции за подобряване характеристиките на съвременните преобразувателните устройства се
базират на повишаване на работната честота, което от своя страна води до повишаване на загубите в ключовете.
Очевидно, тази тенденция налага подобряване на комутационните условия на ключовете в преобразувателните
устройства, с цел отстраняване на недостатъците на твърдата комутация.
1.2 Мека комутация в преобразувателните устройства
Един комутационен процес се нарича мека комутация, когато токът и/или напрежението на ключа по време на
комутационния интервал са нулеви или близки до нула.На фиг.6.2 са сравнени двата вида комутации на ключ от
преобразувателно устройство.
Реализарането на мека комутация в преобразувателните устройства има множество
положителни ефекти
върху
характеристиките и функционирането на преобразувателното устройство:
1.Значително намаляване загубите
2.Възможно е увеличаване на работната честотата.
3.Подобряване на електромагнитната съвместивмост и намаляване на нежеланите електромагнитни излъчвания.
4.Повишена надежност, благодарение на намалените напреженови и токови натоварвания върху елемнитете.
5.Облекчени изсквания към защитата.
Постигането на мека комутация в преобразувателните устройства има и някои
недостатъци:
1.Устройството става посложно.
2.Максималните стойности на напреженията и токовете в някои от схемите надвишават значително същите
стойности в съответните проеобразователи с твърда комутация .
2.Основни подходи за подобряване комутационните условия в преобразувателните устройства
Известни са две разновидности на меката комутация в преобразувателните устройства:
комутация при нулево напрежение;
комутация при нулев ток.
2.1 Комутация при нулево напрежение
Комутацията при нулево напрежение е единия от двата основни подхода. При този подход отпушването на ключа е
при облекчени условия или напрежението е 0 или падането му е плавно.
Комутация при нулево напрежение на ключа S,чрез кондензатор с под
ходящ капацитет включен паралелно на ключа.
Комутацията при нулево напрежение е препоръчителна за IGBTтран
зисторите.При тях се наблюдава процеса „токова опашка”.Този процес е
34 пъти подълъг от основния фронт.
2.2 Комутация при нулев ток
Предмет: | Електромеханични системи и устройства |
Тип: | Общи материали |
Брой страници: | 5 |
Брой думи: | 1884 |
Брой символи: | 11852 |