ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

7 августа 2010

Сосновский Д.А., Сулейманов М.Р. Уфимский государственный авиационный технический университет, РБ,

г. Уфа, ул. Карла Маркса, 12.

В настоящее время расширяется сфера использования импульсных технологий. Основным элементом в данных электротехнологических комплексах является источник вторичного электропитания питания. В связи с этим актуально глубокое изучение закономерностей процессов, характерных для этих установок.

Основной принцип работы системы импульсного питания – аккумуляция энергии в накопителе с последующей подачей ее в нагрузку. Наибольшего распространения в подобных устройствах получили емкостные накопители энергии (ЕНЭ). Процесс работы ЕНЭ состоит в циклическом чередовании заряда и разряда. При этом длительность разряда во много раз меньше, чем заряда. Частота импульсов питания измеряется от долей до сотен герц. Напряжение накопительного конденсатора достигает 50-100кВ, поэтому необходимо применение повышающего трансформатора.

Рисунок 1 – Источник питания емкостного накопителя энергии

В работе рассмотрены особенности работы зарядного устройства (ЗУ) ЕНЭ выполненного на основе резонансного инвертора напряжения. ЗУ состоит из сетевого выпрямителя, полупроводникового инвертора, повышающего трансформатора, высоковольтного выпрямителя. Исследование ЗУ проводились с помощью пакета Matlab 7 [1], математическая модель ЗУ представленная на рисунке 1.

Рисунок 2 –Временные диаграммы токов и напряжений в преобразователе

Схема работает следующим образом. В момент t=0 отпираются тиристоры VS1 и VS3, конденсатор СК начинает заряжаться током iC, протекая по контору VS1 - LК - СК - первичная обмотка трансформатора T - VS3. В результате этого, во вторичной обмотке индуцируется напряжение, которое через выпрямитель заражает конденсатор Сн. Временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя, изображены на рисунках 2 и 3. В момент t1 конденсатор Ск зарядится, ток в контуре iL станет равным 0, тиристоры VS1 и VS3 закроются. Так как напряжение на Ск (за счет энергии запасенной в индуктивности Lк) будет больше напряжения сети, отпираются диоды VD1 и VD3 и конденсатор Ск через Lк и трансформатор разряжается. В результате чего во вторичной обмотке трансформатора также индуцируется напряжение, заряжающее конденсатор Сн. В момент t2 конденсатор Сн разредится до напряжения меньшего напряжения питания, ток в контуре станет равным нулю, диоды VD1 и VD3 запираются. Далее в момент t3=t2 отпираются тиристоры VS2 и VS4, конденсатор начинает перезаряжаться через контур VS2 - T - Ск - Lк - VS4 - U, процесс повторяется. Напряжение на Сн с каждым циклом увеличивается.

Рисунок 3 – Временные диаграммы токов и напряжений

Из рисунка 3 видно, что процесс заряда имеет четко выраженные три стадии. Для первой стадии характерно постоянство амплитуды токов в ЗУ, рекуперация части энергии в сеть и большая скорость заряда. При достижении напряжении заряда порядка 70% от максимального уменьшается ток заряда, процесс переходит из режима постоянных токов в режим постоянной мощности, наступает вторая стадия. В третьей стадии, при заряде более 90% резко снижаются токи и напряжений ЗУ, процесс приобретает четко выраженный затухающий характер.

Рисунок 4 – Временные диаграммы токов и напряжений при наличии паузы

Статьи по теме:

No related posts