Сайт Валентина Володина

Материал прислал ArcWeld.

ДВУХТАКТНЫЙ ИНВЕРТОР С ДРОССЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


      Существует известная топология двухтактного инвертора, у которого в цепи первичной, либо вторичной, обмотки включен индуктор (дроссель), работающий без постоянной составляющей магнитного потока. На Рис.1 показана реализация такого инвертора в виде полумоста. Дроссель переменного тока обозначен Lac.


Рис.1 Базовая схема полумостового преобразователя с дросселем переменного тока Lac.

      Величина Lac включает в себя и индуктивность рассеяния трансформатора Tr1.
      Внешняя характеристика инвертора описывается выражением:

где n=w2/w1 - коэффициент трансформации,
U2 - напряжение на вторичной обмотке в отсутствии нагрузки,
Lac - индуктивность, приведенная к первичной обмотке силового трансформатора.

      Ток короткого замыкания равен:

где Е=300V - напряжение питания,
Lac - индуктивность, приведенная к первичной обмотке трансформатора.

      Приблизительно можно считать, что , где - ток нагрузки, при котором напряжение на нагрузке составляет 50% от напряжения холостого хода. Это "рабочая точка" на внешней характеристике, так как при этих условиях в нагрузку отдается максимальная мощность.
      На Рис.2 качественно показан вид внешней характеристики. Здесь Uload - напряжение на нагрузке, Iload - ток нагрузки, Isc - ток короткого замыкания, a Imax power - значение тока нагрузки в "рабочей точке".


Рис.2 Внешняя характеристика инвертора с дросселем переменного тока.

      На рис.3 показаны формы токов и напряжений в некоторых характерных точках инвертора:


Рис. 3 Эпюры токов и напряжений. Обозначения: Ugs - напряжение затвор-исток ключа, Uds - напряжение сток-исток, U Lac - напряжение на обмотке дросселя переменного тока, I Lac, Iw1 - ток первичной обмотки (w1) трансформатора и (он же) дросселя, Ids - ток стока (коллектора) ключа.

      Красной пунктирной линией показано как изменится ток стока, если выходной выпрямитель нагрузить на типовой LC-фильтр ( Рис. 4). Добавление дросселя постоянного тока Ldc с одной стороны уменьшает (в 2 -4 раза) амплитудное значение тока стока, но с другой - увеличивает ток короткого замыкания в 1,5 - 2 раза. Дроссель Ldc делает внешнюю характеристику более "жесткой".


Рис. 4 Инвертор с дросселями переменного и постоянного тока.

      Размещение Lac на вторичной стороне трансформатора позволяет получить так называемую "вольтодобавку". На Рис. 5 показано схемотехническое решение, а на Рис. 6 суммарная внешняя характеристика двухтактного инвертора с жесткой внешней характеристикой и "мягкой" вольтодобавкой.


Рис. 5 "Вольтодобавка" на вторичной стороне.



Рис. 6 Внешняя характеристика инвертора типа "источника напряжения" с вольтодобавкой.

      Описанный выше инвертор с дросселем переменного тока можно рассматривать в качестве возможной топологии для построения сварочного преобразователя.
      Коротко "плюсы" и "минусы" данного варианта:

      "Плюсы":
1. Не боится короткого замыкания нагрузки и без обратной связи по току.
2. Ток нагрузки можно регулировать изменением тактовой частоты при постоянной скважности почти 100%, ШИМ-контроллер не требуется.
3. Отпирание транзистора происходит при нулевом напряжении на нем.

      "Минусы":
"Минус", собственно, один, но он почти убивает все плюсы - большое амплитудное значение тока стока ключа (в 2 -4 раза) по сравнению с "традиционным" без Lac инвертером из-за треугольной его формы. То же относится и к диодам выходного выпрямителя. А также проблемы при практической реализации самого Lac из-за сильного проявления скинэффекта и эффекта "близости".
      Для сварочных задач эта топология вряд ли представляет интерес, но для каких-то специфических применений может оказаться интересной (например, простой источник для заряда емкостного накопителя).
      Существует публикация, в которой очень подробно описывается данный тип преобразователей, но книга утеряна и все здесь описано по памяти и кратко.
      Возможно, что в сварочном инверторе MAXSTAR-151 фирмы Miller Electric вольтодобавка сделана по описанному принципу:


06.01.2005 ArcWeld
Рейтинг сайтов YandeG Рейтинг@Mail.ru