АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
СХЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ И КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА
ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
УДК 621.314
Н. Н. ГОРЯШИН, М. В. ЛУКЬЯНЕНКО, А. А. СОЛОМАТОВА, А. Ю. ХОРОШКО
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Представлены результаты теоретического и экспериментального анализа режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения. Исследовано влияние переменной составляющей тока дросселя выходного фильтра преобразователя на его регулировочную характеристику. Рассмотрены два варианта исследуемого режима — с половинным и полным резонансным циклом преобразования напряжения.
Ключевые слова: квазирезонансный преобразователь, электронный ключ, дроссель фильтра, резонансный контур, коэффициент преобразования.
Совершенствование источников вторичного электропитания, построенных на базе высокочастотных импульсных преобразователей напряжения (ПН), направлено на улучшение их энергетических характеристик, повышение КПД и качества выходной электроэнергии, что особенно актуально при создании автономных систем электроснабжения космических аппаратов. Одним из перспективных направлений развития энергопреобразовательной техники является применение резонансных контуров (РК) в цепи электронных ключевых элементов (КЭ). Это позволяет распределить энергию между элементами РК в течение одного цикла переключения КЭ и тем самым осуществлять коммутацию при нулевом значении тока, снижая таким образом динамические потери в силовых полупроводниковых ключах практически до нуля. Форма тока и напряжения становится близкой к синусоидальной, что способствует снижению потерь в магнитопроводах силовых трансформаторов и дросселях выходных фильтров при воздействиях высших гармоник [1, 2].
Преобразователи с РК имеют существенные преимущества по сравнению с классическими импульсными ПН с прямоугольной формой тока и напряжения. Это, однако, не позволяет использовать их взамен последних из-за более сложной схемотехники и неконтролируемых процессов в цепи КЭ. Таким образом, возникает задача определения таких параметров элементов силовой части ПН, при которых выполняется коммутация КЭ при нулевых значениях мощности в заданном диапазоне регулирования. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость исследования электромагнитных процессов, происходящих в цепях КЭ и РК при работе совместно с выходным фильтром.
В настоящей статье приведены результаты теоретического и экспериментального анализа режимов работы квазирезонансного ПН с переключением КЭ при нулевых значениях тока (что обозначим как ПНТ) [2—6]. Упрощенная схема такого преобразователя напряжения
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
8 Н. Н. Горяшин, М. В. Лукьяненко, А. А. Соломатова, А. Ю. Хорошко
представлена на рис. 1. Приведем краткое описание его работы. Пусть первоначально КЭ, в
качестве которого используется МДП-транзистор VT1, заперт. Выходной ток протекает через
рекуперативный диод VD3 за счет энергии, запасенной в дросселе выходного фильтра Lф. В момент времени, определяемый схемой управления, КЭ открывается. Колебательный кон-
тур, образованный катушкой индуктивности Lр и конденсатором Cр, начинает получать энер-
VD2 VТ1
Датчик тока
Lр
Lф
гию от первичного источника. Заряд
конденсатора Cр и последующий его разряд будут происходить по сину-
Uвх
VD1 Ср
Сф VD3
Rн
соидальному закону с частотой, равной собственной частоте РК.
Одновременно ток ILp , протекаю-
УуУуэкпплслсрертютамрарКчвовоелелЭйнйвеестсыннтотивимвмояяо Рис. 1
ГУН
щий через индуктивность Lр, также будет изменяться по синусоидальному закону — вначале увеличиваться, затем уменьшаться. Когда
ток ILp достигает нулевого значе-
ния, устройство управления КЭ формирует запирающий сигнал, вследствие чего VT1 закры-
вается. При этом возможны два варианта описанного режима:
— режим половинного резонансного цикла (ПНТ-1), когда диод VD1 предотвращает
протекание тока через диод VD2 в обратном направлении, что может быть вызвано продол-
жением резонансного процесса;
— режим полного резонансного цикла (ПНТ-2) при отсутствии диода VD1 и наличии
шунтирующего диода VD2.
Когда ток ILp становится равным нулю и КЭ заперт, выходной ток протекает через
дроссель фильтра Lф и конденсатор Cр. Как только последний разрядится до нуля, открывается диод VD3. На этом резонансный цикл заканчивается и начинается следующий.
Выходное напряжение в обоих указанных режимах определяется средним по времени
значением напряжения на конденсаторе РК и регулируется изменением длительности закры-
того состояния КЭ. При этом посредством генератора, управляемого напряжением (ГУН),
изменяется частота переключения КЭ, поскольку интервал времени, в течение которого осу-
ществляется колебательный процесс в РК, практически постоянен при фиксированных значе-
ниях тока нагрузки и входного напряжения. Идеализированные временные диаграммы, пояс-
няющие работу исследуемого ПН в режимах ПНТ-1 и ПНТ-2, приведены на рис. 2, а и б соот-
ветственно [3, 4].
a) 2Uвх
Резонансный цикл
Iа ILр(t)
UСр(t) Импульс
управления КЭ
Tк
б) 2Uвх
UСр(t)
Tк
Резонансный
цикл
Импульс
Iа управления КЭ
Iн
0
Iн 0 ILр(t)
Ia1
t1 t2 t3
t t1
ta t2 t3
t
Рис. 2
В традиционном варианте, предложенном в [6], математическое описание работы ПН
дано при допущении, что ток дросселя выходного фильтра является постоянной величиной,
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
Анализ режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения
9
равной току нагрузки в установившемся режиме. Один период работы КЭ в цепи РК преобразователя в режиме ПНТ-1 можно подразделить на четыре временных интервала (см. рис. 2, а), которые описываются следующими соотношениями:
⎧ ⎪ ⎪
I
Lр
(t
)
=
Uвхt Lр
,
0
≤
t
<
t1
⎪⎨U ⎪
Cр
(t
)
⎪⎩⎪∆t1 = t1
= =
0,
I н Lр Uвх
;
(1)
⎧
⎪ ⎪
I
Lр
(t)
=
Iн
+ Uвх
sin
(ω0 (t
Z0
−
t1 ))
,
( )t1 ≤ t < t2 ⎪⎨⎪UCр (t ) = Uвх 1− cos (ω0 (t − t1 )) ,
⎪⎪∆t2 ⎩
=
t2
−
t1
=
π ω0
+
1 ω0
arcsin
⎛ ⎜ ⎝
Z0Iн U вх
⎞ ⎟
;
⎠
(2)
( )⎪⎪⎧UCр
(t
)
=
−
(t
− t2 )
Cр
Iн
+ Uвх
1− cos (ω0 (t2 − t1))
,
( )( )t2
≤
t
<
t3
⎪ ⎨ ⎪
I
Lр
⎪⎪⎩∆t3
(t ) = 0,
= t3 − t2
=
Cр Iн
U вх
1− cos
ω0 (t2 − t1 )
;
(3)
t3
≤
t
<
Tк
⎧⎪ILр (t ) = 0, ⎨⎩⎪UCр (t ) = 0,
(4)
где ILp (t) — ток, протекающий через индуктивность Lр; UCp (t) — напряжение на конденса-
торе РК; Z0=(Lр/Cр)0,5; ω0=(LрCр)–0,5; Iн — ток нагрузки, равный среднему току дросселя в установившемся режиме; Тк — период коммутации.
Период работы ПН в режиме ПНТ-2 также можно разбить на четыре интервала (см. рис. 2, б);
от предыдущего случая отличаются только интервалы [t1; t2) и [t2; t3), которые описываются выражениями [6]
⎧
( )t1*
≤
t
<
t2*
⎪
⎪ ⎪
I
Lр
(t)
=
Iн
+ Uвх
⎪⎨⎪U ⎪
Cр
(t)
=
Uвх
1−
sin (ω0 (t − t1 )) ,
Z0
cos (ω0 (t − t1 ))
,
⎪ ⎪ ⎪⎩⎪∆t2
=
t2
−
t1
=
2π
−
arcsin
⎛ ⎜
⎝
ω0
Iн Z0 U вх
⎞ ⎟ ⎠
;
(5)
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
10 Н. Н. Горяшин, М. В. Лукьяненко, А. А. Соломатова, А. Ю. Хорошко
⎧
⎪
⎪⎡
t2*
≤
t
<
t3*
⎪U ⎪
Cр
(t
)
=
U вх
⎨⎪⎪I ⎪
Lр
(t
)
=
0,
⎢⎢1− ⎢⎣
1−
⎛ ⎜ ⎝
IнZ0 Uвх
⎞2 ⎟ ⎠
⎤ ⎥ ⎥ ⎥⎦
−
Iн Cр
(t
−
t2
),
⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎩∆t3
=
t3
−
t2
=
Uвх
⎡
⎢1 ⎢
−
⎣
1
−
⎛ ⎜ ⎝
IнZ0 Uвх
I н Z0ω0
⎞2 ⎟ ⎠
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
.
(6)
Здесь для отрицательной и положительной полуволн тока резонансного цикла интервал
[t1; t2) может быть разбит на [t1; ta) и [ta; t2).
Кривая тока диода VD3 применительно к обоим рассматриваемым режимам имеет в иде-
альном случае трапецеидальную форму и определяется кусочной функцией
⎧Iн , t3 ≤ t < Tк ,
IVD3
(t
)
=
⎪
⎨ ⎪
Iн
⎩
−
U вх t Lр
,
0 ≤ t ≤ t1.
(7)
Проверка корректности приведенного аналитического описания работы КЭ в цепи РК была
проведена на экспериментальном макете последовательного понижающего квазирезонансного
ПН. Исходя из условий Z0Iн max/Uвх min>(LфCф)–0,5, где Iн max — максимальный ток нагрузки, Uвх min — минимальное входное напряжение, определены параметры элементов резонансного контура и выходного фильтра: Lр= 1,04 мкГн; Cр = 22 нФ; Lф= 45 мкГн, Cф = 22,2 мкФ.
На рис. 3, а, б приведены осциллограммы токов и напряжений для режимов соответст-
веено ПНТ-1 и ПНТ-2, полученные при Iн=3,3±0,15 A и Uвх=56±1 В, Uвых=24±0,2 В; сплошные кривые соответствуют экспериментальным данным, штриховые — аналитическому описанию
(при ∆ILф = 0 ), пунктирные — уточненному аналитическому описанию.
a) б)
I, А 13
I, А ILр 10
8 3 ILф
∆ILф
5 ILф 0
∆ILф
0
U, B
120
5⋅10–7
1⋅10–6
1,5⋅10–6
∆t3
–5
0
U, B 120
ILр
5⋅10–7
1⋅10–6
1,5⋅10–6
90 90
60 60
30 UCр
30 UCр
0
5⋅10–7 t1
1⋅10–6 t2 1,5⋅10–6 t3 t, с
0
Рис. 3
5⋅10–7 t1 1⋅10–6 tа
t2 t3 t, с
Как видно из экспериментальных диаграмм, ток дросселя выходного фильтра ILф изме-
няется в течение одного цикла преобразования и принимает различные значения на каждом
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
Анализ режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения
11
из трех интервалов резонансного цикла, при этом аналитические кривые, рассчитанные с ис-
пользованием функций (1)—(6), имеют заметные расхождения с экспериментальными, что
свидетельствует о влиянии работы дросселя фильтра на форму кривых тока и напряжения РК.
Решение задачи об оценке влияния переменной составляющей тока дросселя выход-
ного фильтра на форму кривых тока и напряжения в течение резонансного цикла можно
свести к определению фиксированного значения тока на каждом интервале в течение од-
ного цикла коммутации. Далее, чтобы построить теоретические кривые тока и напряже-
ния максимально близкими к экспериментальным, на интервале [t2; t3) для режима ПНТ-1 и интервале [ta; t3) для режима ПНТ-2 можно произвести замену Iн на (Iн+∆ILф/2), где ∆ILф — размах пульсаций тока дросселя фильтра, так как на большей части интервала [t2; t3) в режиме ПНТ-1 и интервала [ta; t3) в режиме ПНТ-2 ток ILф изменяется незначительно. На интервале [0; t1) параметр Iн заменяется на (Iн–∆ILф/2) для обоих режимов. На интервале [t1; t2) для режима ПНТ-1 и интервале [t1; ta) для режима ПНТ-2 в функциях, описывающих ток и напряжение, также может быть произведена замена Iн на (Iн–∆ILф/2), а при малых значениях пульсаций тока дросселя выходного фильтра, когда ∆ILф
ЭЛЕМЕНТОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
УДК 621.314
Н. Н. ГОРЯШИН, М. В. ЛУКЬЯНЕНКО, А. А. СОЛОМАТОВА, А. Ю. ХОРОШКО
АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Представлены результаты теоретического и экспериментального анализа режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения. Исследовано влияние переменной составляющей тока дросселя выходного фильтра преобразователя на его регулировочную характеристику. Рассмотрены два варианта исследуемого режима — с половинным и полным резонансным циклом преобразования напряжения.
Ключевые слова: квазирезонансный преобразователь, электронный ключ, дроссель фильтра, резонансный контур, коэффициент преобразования.
Совершенствование источников вторичного электропитания, построенных на базе высокочастотных импульсных преобразователей напряжения (ПН), направлено на улучшение их энергетических характеристик, повышение КПД и качества выходной электроэнергии, что особенно актуально при создании автономных систем электроснабжения космических аппаратов. Одним из перспективных направлений развития энергопреобразовательной техники является применение резонансных контуров (РК) в цепи электронных ключевых элементов (КЭ). Это позволяет распределить энергию между элементами РК в течение одного цикла переключения КЭ и тем самым осуществлять коммутацию при нулевом значении тока, снижая таким образом динамические потери в силовых полупроводниковых ключах практически до нуля. Форма тока и напряжения становится близкой к синусоидальной, что способствует снижению потерь в магнитопроводах силовых трансформаторов и дросселях выходных фильтров при воздействиях высших гармоник [1, 2].
Преобразователи с РК имеют существенные преимущества по сравнению с классическими импульсными ПН с прямоугольной формой тока и напряжения. Это, однако, не позволяет использовать их взамен последних из-за более сложной схемотехники и неконтролируемых процессов в цепи КЭ. Таким образом, возникает задача определения таких параметров элементов силовой части ПН, при которых выполняется коммутация КЭ при нулевых значениях мощности в заданном диапазоне регулирования. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость исследования электромагнитных процессов, происходящих в цепях КЭ и РК при работе совместно с выходным фильтром.
В настоящей статье приведены результаты теоретического и экспериментального анализа режимов работы квазирезонансного ПН с переключением КЭ при нулевых значениях тока (что обозначим как ПНТ) [2—6]. Упрощенная схема такого преобразователя напряжения
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
8 Н. Н. Горяшин, М. В. Лукьяненко, А. А. Соломатова, А. Ю. Хорошко
представлена на рис. 1. Приведем краткое описание его работы. Пусть первоначально КЭ, в
качестве которого используется МДП-транзистор VT1, заперт. Выходной ток протекает через
рекуперативный диод VD3 за счет энергии, запасенной в дросселе выходного фильтра Lф. В момент времени, определяемый схемой управления, КЭ открывается. Колебательный кон-
тур, образованный катушкой индуктивности Lр и конденсатором Cр, начинает получать энер-
VD2 VТ1
Датчик тока
Lр
Lф
гию от первичного источника. Заряд
конденсатора Cр и последующий его разряд будут происходить по сину-
Uвх
VD1 Ср
Сф VD3
Rн
соидальному закону с частотой, равной собственной частоте РК.
Одновременно ток ILp , протекаю-
УуУуэкпплслсрертютамрарКчвовоелелЭйнйвеестсыннтотивимвмояяо Рис. 1
ГУН
щий через индуктивность Lр, также будет изменяться по синусоидальному закону — вначале увеличиваться, затем уменьшаться. Когда
ток ILp достигает нулевого значе-
ния, устройство управления КЭ формирует запирающий сигнал, вследствие чего VT1 закры-
вается. При этом возможны два варианта описанного режима:
— режим половинного резонансного цикла (ПНТ-1), когда диод VD1 предотвращает
протекание тока через диод VD2 в обратном направлении, что может быть вызвано продол-
жением резонансного процесса;
— режим полного резонансного цикла (ПНТ-2) при отсутствии диода VD1 и наличии
шунтирующего диода VD2.
Когда ток ILp становится равным нулю и КЭ заперт, выходной ток протекает через
дроссель фильтра Lф и конденсатор Cр. Как только последний разрядится до нуля, открывается диод VD3. На этом резонансный цикл заканчивается и начинается следующий.
Выходное напряжение в обоих указанных режимах определяется средним по времени
значением напряжения на конденсаторе РК и регулируется изменением длительности закры-
того состояния КЭ. При этом посредством генератора, управляемого напряжением (ГУН),
изменяется частота переключения КЭ, поскольку интервал времени, в течение которого осу-
ществляется колебательный процесс в РК, практически постоянен при фиксированных значе-
ниях тока нагрузки и входного напряжения. Идеализированные временные диаграммы, пояс-
няющие работу исследуемого ПН в режимах ПНТ-1 и ПНТ-2, приведены на рис. 2, а и б соот-
ветственно [3, 4].
a) 2Uвх
Резонансный цикл
Iа ILр(t)
UСр(t) Импульс
управления КЭ
Tк
б) 2Uвх
UСр(t)
Tк
Резонансный
цикл
Импульс
Iа управления КЭ
Iн
0
Iн 0 ILр(t)
Ia1
t1 t2 t3
t t1
ta t2 t3
t
Рис. 2
В традиционном варианте, предложенном в [6], математическое описание работы ПН
дано при допущении, что ток дросселя выходного фильтра является постоянной величиной,
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
Анализ режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения
9
равной току нагрузки в установившемся режиме. Один период работы КЭ в цепи РК преобразователя в режиме ПНТ-1 можно подразделить на четыре временных интервала (см. рис. 2, а), которые описываются следующими соотношениями:
⎧ ⎪ ⎪
I
Lр
(t
)
=
Uвхt Lр
,
0
≤
t
<
t1
⎪⎨U ⎪
Cр
(t
)
⎪⎩⎪∆t1 = t1
= =
0,
I н Lр Uвх
;
(1)
⎧
⎪ ⎪
I
Lр
(t)
=
Iн
+ Uвх
sin
(ω0 (t
Z0
−
t1 ))
,
( )t1 ≤ t < t2 ⎪⎨⎪UCр (t ) = Uвх 1− cos (ω0 (t − t1 )) ,
⎪⎪∆t2 ⎩
=
t2
−
t1
=
π ω0
+
1 ω0
arcsin
⎛ ⎜ ⎝
Z0Iн U вх
⎞ ⎟
;
⎠
(2)
( )⎪⎪⎧UCр
(t
)
=
−
(t
− t2 )
Cр
Iн
+ Uвх
1− cos (ω0 (t2 − t1))
,
( )( )t2
≤
t
<
t3
⎪ ⎨ ⎪
I
Lр
⎪⎪⎩∆t3
(t ) = 0,
= t3 − t2
=
Cр Iн
U вх
1− cos
ω0 (t2 − t1 )
;
(3)
t3
≤
t
<
Tк
⎧⎪ILр (t ) = 0, ⎨⎩⎪UCр (t ) = 0,
(4)
где ILp (t) — ток, протекающий через индуктивность Lр; UCp (t) — напряжение на конденса-
торе РК; Z0=(Lр/Cр)0,5; ω0=(LрCр)–0,5; Iн — ток нагрузки, равный среднему току дросселя в установившемся режиме; Тк — период коммутации.
Период работы ПН в режиме ПНТ-2 также можно разбить на четыре интервала (см. рис. 2, б);
от предыдущего случая отличаются только интервалы [t1; t2) и [t2; t3), которые описываются выражениями [6]
⎧
( )t1*
≤
t
<
t2*
⎪
⎪ ⎪
I
Lр
(t)
=
Iн
+ Uвх
⎪⎨⎪U ⎪
Cр
(t)
=
Uвх
1−
sin (ω0 (t − t1 )) ,
Z0
cos (ω0 (t − t1 ))
,
⎪ ⎪ ⎪⎩⎪∆t2
=
t2
−
t1
=
2π
−
arcsin
⎛ ⎜
⎝
ω0
Iн Z0 U вх
⎞ ⎟ ⎠
;
(5)
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
10 Н. Н. Горяшин, М. В. Лукьяненко, А. А. Соломатова, А. Ю. Хорошко
⎧
⎪
⎪⎡
t2*
≤
t
<
t3*
⎪U ⎪
Cр
(t
)
=
U вх
⎨⎪⎪I ⎪
Lр
(t
)
=
0,
⎢⎢1− ⎢⎣
1−
⎛ ⎜ ⎝
IнZ0 Uвх
⎞2 ⎟ ⎠
⎤ ⎥ ⎥ ⎥⎦
−
Iн Cр
(t
−
t2
),
⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎩∆t3
=
t3
−
t2
=
Uвх
⎡
⎢1 ⎢
−
⎣
1
−
⎛ ⎜ ⎝
IнZ0 Uвх
I н Z0ω0
⎞2 ⎟ ⎠
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
.
(6)
Здесь для отрицательной и положительной полуволн тока резонансного цикла интервал
[t1; t2) может быть разбит на [t1; ta) и [ta; t2).
Кривая тока диода VD3 применительно к обоим рассматриваемым режимам имеет в иде-
альном случае трапецеидальную форму и определяется кусочной функцией
⎧Iн , t3 ≤ t < Tк ,
IVD3
(t
)
=
⎪
⎨ ⎪
Iн
⎩
−
U вх t Lр
,
0 ≤ t ≤ t1.
(7)
Проверка корректности приведенного аналитического описания работы КЭ в цепи РК была
проведена на экспериментальном макете последовательного понижающего квазирезонансного
ПН. Исходя из условий Z0Iн max/Uвх min>(LфCф)–0,5, где Iн max — максимальный ток нагрузки, Uвх min — минимальное входное напряжение, определены параметры элементов резонансного контура и выходного фильтра: Lр= 1,04 мкГн; Cр = 22 нФ; Lф= 45 мкГн, Cф = 22,2 мкФ.
На рис. 3, а, б приведены осциллограммы токов и напряжений для режимов соответст-
веено ПНТ-1 и ПНТ-2, полученные при Iн=3,3±0,15 A и Uвх=56±1 В, Uвых=24±0,2 В; сплошные кривые соответствуют экспериментальным данным, штриховые — аналитическому описанию
(при ∆ILф = 0 ), пунктирные — уточненному аналитическому описанию.
a) б)
I, А 13
I, А ILр 10
8 3 ILф
∆ILф
5 ILф 0
∆ILф
0
U, B
120
5⋅10–7
1⋅10–6
1,5⋅10–6
∆t3
–5
0
U, B 120
ILр
5⋅10–7
1⋅10–6
1,5⋅10–6
90 90
60 60
30 UCр
30 UCр
0
5⋅10–7 t1
1⋅10–6 t2 1,5⋅10–6 t3 t, с
0
Рис. 3
5⋅10–7 t1 1⋅10–6 tа
t2 t3 t, с
Как видно из экспериментальных диаграмм, ток дросселя выходного фильтра ILф изме-
няется в течение одного цикла преобразования и принимает различные значения на каждом
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2011. Т. 54, № 4
Анализ режимов работы квазирезонансного преобразователя напряжения
11
из трех интервалов резонансного цикла, при этом аналитические кривые, рассчитанные с ис-
пользованием функций (1)—(6), имеют заметные расхождения с экспериментальными, что
свидетельствует о влиянии работы дросселя фильтра на форму кривых тока и напряжения РК.
Решение задачи об оценке влияния переменной составляющей тока дросселя выход-
ного фильтра на форму кривых тока и напряжения в течение резонансного цикла можно
свести к определению фиксированного значения тока на каждом интервале в течение од-
ного цикла коммутации. Далее, чтобы построить теоретические кривые тока и напряже-
ния максимально близкими к экспериментальным, на интервале [t2; t3) для режима ПНТ-1 и интервале [ta; t3) для режима ПНТ-2 можно произвести замену Iн на (Iн+∆ILф/2), где ∆ILф — размах пульсаций тока дросселя фильтра, так как на большей части интервала [t2; t3) в режиме ПНТ-1 и интервала [ta; t3) в режиме ПНТ-2 ток ILф изменяется незначительно. На интервале [0; t1) параметр Iн заменяется на (Iн–∆ILф/2) для обоих режимов. На интервале [t1; t2) для режима ПНТ-1 и интервале [t1; ta) для режима ПНТ-2 в функциях, описывающих ток и напряжение, также может быть произведена замена Iн на (Iн–∆ILф/2), а при малых значениях пульсаций тока дросселя выходного фильтра, когда ∆ILф