Принцип імпульсного регулювання

Принцип дії імпульсних регуляторів базується на використанні імпульсних методів регулювання напруги. При цьому регулюючий елемент працює в режимі ключа (рис. 1.1). Середнє значення напруги на навантаженні U_d регулюється за рахунок зміни співвідношення між тривалостями замкнутого і розімкнутого стану ключ S. Напруга на навантаженні u_d(t) має форму прямокутних імпульсів (рис. 1.2).

Рис. 1.1

Рис. 1.2

Середнє значення напруги на навантаженні

, (1.1)

де t_i – тривалість імпульсу напруги на навантаженні;

t_п – тривалість паузи між імпульсами;

Т – період повторення імпульсів.

Діюче значення вихідної напруги на навантаженні

(1.2)

Коефіцієнт форми напруги на навантаженні

. (1.3)

Оскільки вихідна напруги імпульсних регуляторів має періодичний характер, крім сталої складової, вона містить також гармоніки змінної складової. Середнє значення напруги U_d характеризує енергію, яка передається сталою складовою напруги. Діюче значення напруги характеризує всю енергію, яка передається як сталою, так і змінними складовими напруги. Для багатьох споживачів корисною є саме стала складова напруги. Змінні складові струму, перетікаючи через навантаження і елементи схеми регулятора, призводять лиш до їх додаткового нагрівання, тобто марних втрат енергії. Для того, щоб не пропустити до навантаження змінні складові струму, між регулюючим елементом і навантаженням ставлять відповідні фільтри. Коефіцієнт форми напруги, який дорівнює відношенню діючого до середнього значення напруги, характеризує співвідношення загальної кількості енергії, що передається, до енергії сталої складової. Очевидно, що для регуляторів сталої напруги бажано забезпечувати режими, за яких K_ф→1. Як випливає з (1.3), ця умова буде виконуватися тоді, коли t_i→T, тобто за малою тривалості паузи t_п. Оскільки ми розглядаємо регулятори сталої напруги, далі нас буде цікавити регулювання саме середнього значення напруги на навантаженні.

У схемах регуляторів сталої напруги, як регулюючий елемент (ключ), використовують транзистори або тиристори. Транзистори та двоопераційні тиристори за своїми властивостями наближаються до повністю керованих ключів. Тиристори (одноопераційні) за своїм принципом дії є напівкерованими ключами. Під час їх роботи в колах сталого струму треба застосовувати вузли примусової комутації. Тому спочатку розглянемо особливості побудови і роботу імпульсних регуляторів на повністю керованих ключах, а потім особливості імпульсних регуляторів сталої напруги на тиристорах.