Стабилизаторы напряжения импульсного действия

Стабилизаторы напряжения импульсного действия с транзисторами в качестве регулирующего звена отличаются от тиристорных тем, что угол запирания может задаваться в произвольный момент времени, а не в момент перехода кривой напряжения через нуль. Кроме того, частота коммутаций может быть принята произвольной. Упрощенная схема СН с регулируемыми углами отпирания и запирания транзистора показана на рис. 3, а. Очевидно, что при токе и полной нагрузке транзистор Т заперт и выходное напряжение синусоидально, как и в СН, приведенном на рис. 2. Наибольшие напряжения будут при отсутствии нагрузки и максимальной кратности тока к. з. Поэтому для анализа формы кривой выходного напряжения рассматривать следует только этот случай.
Если транзистор Т запирается и отпирается по 2 раза за период, т. е. так же, как тиристор, но с произвольными углами запирания и отпирания, то амплитуда напряжения будет зависеть только от выбранного момента запирания транзистора, так как интервал времени, в течение которого транзистор заперт, будет поддерживаться с помощью схемы СУ таким образом, чтобы среднее напряжение на выходе СН оставалось неизменным. Из рис. 3,6 видно, что наибольшее напряжение U2m,к будет при выборе угла запирания ;$| вблизи амплитуды напряжения |2i?6- Оно составит:
При угле запирания «1=0 напряжение будет таким же, как у тиристорного СН. Наименьшая амплитуда напряжения будет, если углы а* и а? (рис. 3, в) расположены на одинаковых расстояниях от момента, соответствующего его нулевому значению. Тогда, пользуясь той же методикой расчета, что и выше, но с исходными уравнениями равенства площадей, аналогичными (3) и Сравнивая выражения (10) и (5), можно убедиться, что при больших кратностях тока, когда амплитуда напряжения транзисторного СН может быть в 1-2 раза меньше, чем у аналогичного тиристорного. Тем не менее эти амплитуды значительны, а предельные номинальные напряжения мощных транзисторов обычно
существенно ниже, чем у тиристоров. Скважность напряжения при синусоидальном токе, п=20 и р=3 несколько ниже, чем при тех же условиях у тиристорного СН («1+062 «20°), но все-таки она велика.
При насыщении ТТ и искажении формы кривой его вторичного тока среднее напряжение на выходе БПТ не изменится в связи с регулирующим действием СУ, однако выигрыш по перенапряжению, по сравнению с тиристорным СН, окажется существенно меньше, чем при синусоидальном вторичном токе ТТ. Это объясняется тем, что при насыщении ТТ и активной или активноиндуктивной нагрузке на него мгновенный ток в конце каждого полупериода установившегося режима резко снижается и, следовательно, напряжение в интервале между углом и нулем снизится, а амплитуда напряжения будет примерно такой же, как и у тиристорного СН. Таким образом, импульсные транзисторные СН в качестве БПТ не имеют заметных преимуществ перед тиристорными СН.
Стабилизаторы напряжения непрерывного действия на базе насыщающихся трансформаторов тока (НТТ) являются параметрическими с регулирующим индуктивным звеном, роль которого играет нелинейное сопротивление ветви намагничивания НТТ. Стабилизация напряжения наступает при насыщении магнитопровода НТТ, так как в соответствии с (7) среднее напряжение НТТ пропорционально индукции в магнитопроводе, т. е. стабилизирующие свойства НТТ определяются характеристикой намагничивания магнитопровода. Для анализа формы кривой выходного напряжения рассмотрим характеристики намагничивания стали магнитопровода НТТ (рис. 4,а). Если характеристики зависимости индукции Вт от магнитодвижущей силы (МДС) Н построить в различных масштабах Мь М2 и Мз по Н, то легко убедиться, что при большой кратности тока на входе НТТ, когда необходимо пользоваться характеристикой в масштабе М3, ее форма близка к прямоугольной (рис. 4, б). Поэтому анализ цепей со сталью при глубоком насыщении магнитопровода во многих случаях проводится с помощью метода прямоугольных безгистерезисных характеристик намагничивания (ПХН). При этом предполагается, что дифференциальная индуктивность намагничивания равна бесконечности при индукции ниже индукции насыщения и равна нулю при индукции, равной индукции насыщения. При таком предположении включение идеального НТТ без нагрузки на ТТ невозможно, поскольку каждые полпериода имеет место разрыв цепи тока. Будем считать поэтому, что НТТ нагружен на балластный резистор, хотя следует иметь в виду, что роль балластного резистора могут играть довольно существенные активные потери в магнитопроводе НТТ, работающего в режиме глубокого насыщения.