Рис. 2.7  Прерыватель постоянного тока первого квадранта: (а) схема и (б)  (a)  (б) Рис. 2.8

27 
Рис. 2.9 
Четырех-квадрантный прерыватель постоянного тока
2.3.2 Преобразователи постоянного тока в постоянный ток со схемой 
мягкого старта 
Вместо использования жесткого или напряженного переключения, преобразователи постоянного тока 
могут использовать мягкое или облегченное переключение. Ключом технологии мягкого переключения 
является использование резонансного контура для формирования формы волны напряжения или тока таким 
образом, чтобы силовое устройство переключалось в условиях нулевого напряжения или нулевого тока. 
Как правило, использование преобразователей постоянного тока с мягким переключением обладает 
следующими преимуществами:
•
Благодаря состоянию ПНН (переключения нулевого напряжения) или ПНТ (переключения нулевого 
тока) потери при переключении силового устройства практически равны нулю, что обеспечивает более 
высокую эффективность. 
•
Благодаря практически нулевым потерям на переключение, потребность в теплопоглощении 
значительно снижается, таким образом обеспечивается более высокая плотность мощности. 
•
Благодаря минимальному напряжению переключения при мягком переключении надежность 
силовых устройств может быть улучшена. 
•
Благодаря относительно низкому значению 
d
v 
∕ d
t 
влияние ЭМП (электромагнитных помех) менее 
выражено и шумоизоляция машины менее напряженная. 
•
Благодаря высокочастотной работе акустический шум может быть эффективно подавлен.
Нет безвозмездного преимущества у вышеупомянутых факторов: а именно, использование методов 
мягкого переключения для преобразователей постоянного тока имеет недостатки, заключающиеся в 
дополнительных затратах на резонансный контур, повышенной сложности управления и ограниченных 
рабочих диапазонах.
За последние два десятилетия многие преобразователи постоянного тока с мягким переключением были 
успешно разработаны для импульсных источников питания, что привело к достижению высокой плотности 
мощности и высокой эффективности (
Hua и Lee, 1995
). Они обычно классифицируются как резонансный 
преобразователь, 
квазирезонансный 
преобразователь, 
многорезонансный 
преобразователь 
и 
преобразователь с нулевым переходом. Большинство из них первоначально работают с переменной 
частотой переключения, а затем распространяются на работу с постоянной частотой (
Chan и Chau, 1993; 
Chau, 1994
). Работа с постоянной частотой имеет определенные преимущества по сравнению с работой с 
переменной частотой, поскольку она способствует оптимизации реактивных компонентов и ширине 
полосы частот замкнутого контура, а также фильтрации электромагнитных помех и шума.
Между тем, управление преобразователями постоянного тока с плавным переключением постоянной 
частоты обычно осуществляется с помощью методов широтно-импульсной модуляции (Чинг и Чан, 2008).
Преобразователи постоянного тока с мягким переключением редко используются для приводов 
двигателей постоянного тока. Основная причина заключается в том, что соответствующая разработка была 
намного меньше, чем у импульсных источников питания. Кроме того, большинство доступных 
преобразователей постоянного тока с мягким переключением не могут обрабатывать обратный поток 
энергии во время рекуперативного торможения. Тем не менее, некоторые преобразователи постоянного 

28 
тока с мягким переключением были разработаны для приводов двигателей постоянного тока. Среди них 
наиболее подходящими являются преобразователи постоянного тока с нулевым переходом.
На рис. 2.10 показан двухквадрантный преобразователь нулевого напряжения (2Q-ПНН) для приводов 
двигателей постоянного тока (
Chau, Ching и Chan, 1999
). Такая топология преобразователя создается путем 
добавления резонансного индуктора, резонансного конденсатора и двух вспомогательных переключателей 
к обычному двухквадрантному преобразователю постоянного тока. Следует отметить, что условие ПНП 
(переключение нулевого напряжения) является особенно желательным для преобразования мощности на 
основе полевого транзистора на основе металла, оксида-полупроводника (MOSFET от англ. Metal–Oxide–
Semiconductor Field-Effect Transistor), поскольку устройство оксида-полупроводника с питанием, как 
правило, подвержено значительным емкостным потерям при включении напряжения. Этот преобразователь 
постоянного тока 2Q-ПНН (переход нулевого напряжения) дает некоторые определенные преимущества по 
сравнению со своими аналогами, а именно: преобразователю постоянного тока для всех главных 
выключателей и диодов, возможность двунаправленного потока мощности как для автомобильного, так и 
для рекуперативного торможения, напряжение устройства единства и напряжения тока во время как 
двигательного, так и регенерирующего режимов работы, использование одного и того же резонансного 
резервуара для прямого и обратного потоков энергии, использование емкостей рассеяния в качестве части 
резонансных компонентов, а также использование всех встроенных диодов выключателей питания для 
минимизации общего количества оборудования и стоимости. 

жүктеу/скачать 23,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: