(5-40) и (5-41) нетрудно найти величины t/i, U2, U3, Ui.

-26 - (Я-То)

1 - е

(Л2 + Лв) +

-2в -(Я-То)

1-е ®

-26- (Л-То)

2е - 1

-26 -(л-То)

1 - е »1

-26 -(Я-То)

1 -е

-26- (я-to)

2е - 1

и 2 =-,

-Уe<

и, = \ N2---{е °sin0To)

sin 0То; {N2 + Ns)

+ где

( -26 - (п-хЛ

Nx - \l - e ;(Л1

+ Л4)

/ -26 - (n-to)>

U-e ){N-i-Ns)-N2

(5-42)

-26 (я-То) <>)i

)(/V2+ Лз)-

-26- (я-To)

-26 - (Я-То)

2в - 1

ns-m - n.

Дальнейшие вычисления величин, описываемых полученными выражениями, производятся в функции волнового сопротивления р = Yli{2c) , добротности Q = р/гн и параметра в.

Величина Tq, как следует из полученных ранее выражений, в частности (5-32) и (5-42), является функцией величин и U- Соответственно для нахождения То могут быть использованы уравнения, полученные из выражения (5-32) подстановкой в него величины Tq, и выражения (5-42). Вычисления показали, что все значения произведения вто при 0,1 Q 3 находятся в сравнительно узком интервале (я вт 1,05я). Напряжения (/i, U, иf/4 вычисляются с помощью выражений (5-42), максимальный ток тиристоров lam - помощью (5-32), а максимальное напряжение на анодах запертых тиристоров Uam - С ПОМОЩЬЮ (5-35). Действующее значение и коэффициент гармоник напряжения на нагрузке определяются из выражений (5-37) и (5-39).

Таблица 5-3

Вычисляемая величина

1,25

1,25

1.028

1,194

3,07

3,07 3,08 3,10 3.09 3,08 3,07 3.06 3,06 3,06

2.56 2.66 2,68 2,70 2,69 2,66 2,65 2,64 2,63 2,63

11,68 6,38 4,73 3,68 3,52 3,84 4,28 4,80 5,94 8,36

8.98 4.97 3.78 3,11 3.13 3,56 4,07 4,63 5,82 8,29

1,388

2,2Т 2,30 2,33 2,35 2,33 2,30 2,28 2,27 2,27 2,26

7,08 4,01 3,15 2,76 2,91 3,46 4,01 4,59 5.80 8,29

1,668

1,90 1,92 1,95 1,97 1,94 1,91 1,90 1,89 1,89 1,88

5,47 3,22 2,65 2,52 2,80 3,42 4,12 4,58 5,80 8,23

1,25

-3.41 -1.79 -1.39 - 1,37 -1,67 -2.30 -2.88 -3,49 -4,72 -7,24

-2,67 -1,48 -1,24 -1,35 -1,70 -2,36 -2,96 -3,56 -4,79 -7,28

-2,14 -1,27 -1,14 -1,34 -1,72 -2,39 -2.98 -3,57 -4.80 -7,29

-1.69 -1.10 - 1.06 -1,33 -1,73 -2,40 -3,00 -3,58 -4,80 -7,23

1,25

0,7 1.0 1,2 1,4 1.5 1,7 2,0 2,2 2,2 2.2

5,2 5,2 5,4 6,2 7,5 10,0 11,5 13,4 14,2 15,2

10,0 10,8 11.3 13,6 16,3 20,3 23,0 25,0 27,0 28,7

16,3 17,3 18,8 23,0 28,6 34,3 37,8 40,2 43,1 45,1

В табл. 5-3 приведены вычисленные значения относительных величин То, ujeq, ujeq, а на рис. 5-7 - зависимости hmP/Eo, Uam/Ea, Я = ©j/fOjj и мощности в нагрузке Р„р/е в функции q для двух значений параметра в.

С помощью выражения (1-5) нетрудно вычислить коэффициент Лм, характеризующий использование тиристоров по мощности. Схемное время выклю-

чения тиристоров определяется выражением

Тр -То

(5-43)

где Tg - безразмерное время, соответствующее моменту, когда существует условие «2 = 0.

Вычисления показали, что произведение в (tq-г) лежит в диапазоне 1,55 0 (то-Та) 1,64 при значительных изменениях параметров 0 и Q. Поэтому с небольшой погрешностью, не более 5 %, можно принять 0 (тд-Xg) я/2 и соответственно

1 - 1/(40).

(5-44)

0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 3,0Q

Рис. 5-7. Зависимости для величин, характеризующих режим работы последовательно-параллельного инвертора с удвоением частоты

Форма ВЫХОДНОГО напряжения может быть оценена коэффициентом гармоник, вычисляемым с помощью формулы

где Ua, t/i„ -действующие значения напряжения на нагрузке и его первой гармоники. Вычисленные значения kr также приведены в табл. 5-3.

Из приведенных на рис. 5-7 зависимостей видно, что величины Р, hm, Uzm при Qon = 0,4-т-0,7 имсют минимум, а - максимум. При этом с увеличением 0 величины Р„ и уменьшаются.

Поскольку частота свободных колебаний зависит от сопротивления г, то величина Qont зависит от расстройки 0. В табл. 5-4 даны вычисленные значения Qj,., (в) и (0).

Таблица 5-4

Таким образом, для наилучшего использования тиристоров по мощности следует рекомендовать режим при Qonx = 0,4-0,7 с минимальными по возможности расстройками 0. Однако уменьшение 0 приводит к уменьшению коэффициента . Для получения минимальных коэффициентов следует расстройку 0 приближать к единице. Сказанное позволяет сделать вывод, что оптимальным является режим при Qonx = 0,4--0,7, 0 = 1,1-г-1,3.

Расчет инвертора на максимальную мощность при заданной частоте и известных параметрах тиристоров следует производить в следующем порядке:

1. Выбираем режим работы инвертора (т. е. величины Q и 0), основываясь на приведенном выше анализе. Обычно целесообразно принимать Q = 0,4-4-0,7; 0 = 1,1-7-1,3.

2. Полагая ит = а. д и находя из рис. 5-7 отношение U&mlEo, определяем £"0.

3. Определив из рис. 5-7 величину ImPlEo, с ее помощью находим р.

4. Из рис. 5-7 находим X = (nJaiQ.

5. По известным р, 0, А. = (Oi/(0o и Q нетрудно найти параметры схемы (Оо = (1)0/., С = 1/(2(Оор), L = 1/(2(о2С), /„ = p/Q.

6. С помощью выражения (5-44) вычисляем коэффициент и проверяем соблюдение неравенства t>-t\

в. ном-

7. Полагая импульсы тока через тиристоры синусоидальными по аналогии с изложенным в § 5-1, из формулы (5-10) находим величину Sl и проверяем соблюдение условия 5; Si.

Работа инвертора при изменении нагрузки и выходной частоты. При изменении сопротивления нагрузки /•„ обратно пропорционально ему изменяется величина Q. Соответственно с помощью рис. 5-7 и табл. 5-3 нетрудно определить изменение режима работы инвертора. Вычисления показали, что величины Р, hm, am имеют слабо выраженные минимумы, что обеспечивает их относительное постоянство при изменении сопротивления нагрузки. Так, изменение Q вдвое в обе стороны от точки минимума мощности приводит к увеличению последней не более чем на 25 %. Таким образом, для обеспечения режима работы инвертора с мало изменяющейся выходной мощностью при изменении нагрузки следует выбирать значения Q = Qonx. приведенные в табл. 5-4. На величину изменение /-„ практически не влияет.

Коэффициент гармоник kr с уменьшением r„ возрастает, что следует из данных табл. 5-3.

Изменение генерируемой частоты вызывает обратно пропорциональное изменение относительной расстройки 0. Причем с ростом 0 уменьшается мощность в нагрузке, увеличиваются и .

5-4. Многоячейковый генератор повышенной частоты

Схема генератора. Описываемая в данном параграфе схема многоячейкового генератора позволяет преодолеть противоречие между сравнительно малым временем включения и большим временем выключения тиристоров. Простейшая схема генератора, приведенная на рис. 5-8, подобна схеме последовательного инвертора, нагруженного на резонансный контур. Принцип действия ее состоит в следующем.

При отпирании тиристора Т1 управляющими импульсами Uyi (рис. 5-9) кон-

Рис. 5-8, Простейшая схема многоячейкового генератора повышенной частоты

денсатор Ср заряжается от источника питания Eq через катушку индуктивности Lpi и напряжение на нем Uc принимает значение t/cpi- Если через некоторое время подать управляющий импульс Uy на тиристор Т2, то конденсатор Ср перезарядится до напряжения t/cpS через тиристор Т2, катушку индуктивности Lp а и контур нагрузки Lk, Ск, Гц. Токи i, тиристоров Т1 и Т2 протекают через колебательный контур Lk, Ск, в противоположных направлениях и прекращаются в моменты перехода через нуль из-за униполярной проводимости тиристоров. После прекращения токов напряжения на анодах тиристоров ui, «а2 относительно катодов, равные сумме напряжений на конденсаторе Ср и контуре Lk, Ск, г„, сохраняются в течение некоторого времени отрицательными (рис. 5-9), и тиристоры выключаются. Токи тиристоров Т1 и Т2 возбуждают колебания Wk в контуре нагрузки Ек> Ск, Гц. При этом в соответствии с направлениями токов тиристор Т1 обеспечивает передачу энергии в контур нагрузки во время положительной полуволны напряжения, а тиристор Т2 - во время отрицательной. За время между ближайшими импульсами тока тиристоров Т1 и Т2 колебания в контуре нагрузки затухают, т. е. в нагрузке получаются затухающие колебания.

Для получения незатухающих колебаний следует отпирать тиристоры Т1 и Т2 достаточно часто. Частота отпирания тиристоров в этом случае определяется добротностью контура нагрузки, тре-

Рис. 5-9. Диаграммы токов и напряжений для простейшей схемы многоячейкового генератора повышенной частоты

Рис. 5-10. Многотактный генератор незатухающих колебаний