WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |

2. Одним из основных требований, предъявляемых к источнику питания, является крутопадающая внешняя характеристика. Если в точке пересечения ВАХ газового разряда с внешней характеристикой источника питания динамическое сопротивление газоразрядного промежутка отрицательно, то устойчивость системы «источник питания – нагрузка» сохраняется только в том случае, если источник питания имеет крутопадающую внешнюю характеристику. Предельное отрицательное динамическое сопротивление имеет источник тока. На возрастающем участке ВАХ газового разряда устойчивый режим работы сохраняется при питании от источника напряжения, однако и в этом случае при питании от источника тока устойчивость системы оказывается более высокой.

3. Наиболее характерные способы построения источников питания средней и большой мощности – это стабилизация тока включением токоограничивающих активных либо реактивных элементов, компенсационная стабилизация построением замкнутых систем регулирования по току, стабилизация тока путем использования индуктивноемкостных преобразователей источников напряжения в источники тока.

4. Формирование падающих характеристик источника питания путем использования активного балластного резистора может оказаться приемлемым ввиду его относительной простоты лишь при малом диапазоне регулирования, малом отрицательном либо положительном PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com дифференциальном сопротивлении газоразрядного промежутка, относительно небольшой мощности источника питания, при несложном отводе тепла с балластного резистора и нединамической нагрузке.

5. Повышение частоты работы устройства ведет к снижению массогабаритных показателей реактивных элементов, улучшает динамические характеристики источника питания. Повышение частотных возможностей источника питания предопределяет необходимость применения устройств принудительной коммутации тиристоров.

Особенности схем параллельной и последовательной коммутации делают малоперспективными применение их при работе на газоразрядную нагрузку.

Устройства с естественной коммутацией тока фактически осуществляют питание нагрузки непосредственной энергией, накапливаемой в коммутирующем конденсаторе. Частотные возможности таких схем наиболее высоки.

6. Особенности преобразователей с дозированной передачей энергии в нагрузку определяют перспективность использования устройств, построенных на базе указанного принципа при работе на повышенной частоте и на нагрузку с резко переменными параметрами, изменяющимися вплоть до короткого замыкания. Простота управления, естественная коммутация тока при перезаряде дозирующего конденсатора до значения, равного напряжению источника питания, определяют высокую надежность работы.

6. ИСТОЧНИКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА БАЗЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ДОЗИРОВАННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ Можно выделить следующие особенности разработанных схем преобразователей с дозированной передачей энергии, определяющие их эксплуатационные характеристики:

1) способ перезаряда дозирующего конденсатора на нагрузку (током нагрузки или комбинированный);

2) принцип регулирования выходного напряжения (частотно-импульсный, широтно-импульсный и амплитудно-широтно-импульсный);

3) наличие подготовительного перезаряда конденсатора;

4) количество выходных импульсов напряжения за полный цикл работы преобразователя (однотактные схемы, двухтактные схемы).

6.1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ПЕРЕЗАРЯДОМ ДОЗИРУЮЩЕГО КОНДЕНСАТОРА ТОКОМ НАГРУЗКИ PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com На рис.6.1 - 6.4 приведены схемы простейших частотно-регулируемых импульсных преобразователей с дозированной передачей энергии [4].

VS1 VSVS1 VS+ iH iH iC VS3 VSVD3 ZН ZН U U C UН UН C1 VDL L C- Рис.6.1. Схема однотактного преобразователя с Рис.6.2. Схема двухтактного преобразователя с подготовительным перезарядом дозирующего подготовительным перезарядом дозирующих конденсатора конденсаторов VS1 VSVS1 VS2 VSiH iH iH iC VDVDC VS3 VS4 CC UН ZН U UН ZН UН ZН U U VDC2 VDVDVSРис.6.3. Схема двухтактного а) б) мостового преобразователя Рис.6.4. Схемы двухтактных преобразователей На рис.6.1 показана схема однотактного преобразователя с подготовительным перезарядом конденсатора. Управляющие импульсы поступают поочередно на тиристоры VS1, VS2. При отпирании тиристора VS1 происходит колебательный заряд дозирующего конденсатора от источника питания через реактор L, а при отпирании VS2 - его разряд на катушку с передачей всей накопленной энергии.

Двухтактный преобразователь с подготовительным перезарядом дозирующих конденсаторов (рис.6.2) может рассматриваться как два однотактных преобразователя с общим зарядным реактором. При попарном включении тиристоров VS1, VS4 и VS2, VS3 обеспечивается колебательный заряд одного из дозирующих конденсаторов при разряде другого на нагрузку.

Существенным недостатком двух первых схем является удвоенное по сравнению с источником питания напряжение на конденсаторе, тиристоре VS2, диоде VD3 (рис.6.1) и тиристорах VS2, VS4 и диоде VD5 (рис.6.2) и наличие дополнительных потерь энергии в контуре подготовительного перезаряда конденсатора.

Преобразователи, схемы которых приведены на рис.6.3 и 6.4, обеспечивают двухтактный режим работы, при этом каждый перезаряд дозирующего конденсатора производится на нагрузку.

Преобразователь на рис.6.3 собран по мостовой схеме на тиристорах VS1-VS4 с конденсатором С в диагонали. Тиристоры отпираются попарно:

VS1, VS4 либо VS3, VS2, осуществляя подключение дозирующего конденсатора последовательно с источником питания и нагрузкой. После перезаряда конденсатора до напряжения источника питания проводившие PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com тиристоры запираются, и ток нагрузки замыкается через диод VD5. Схема на рис.6.3 позволяет снизить напряжение на всех элементах преобразователя, за исключением диода VD5, до напряжения источника питания. При этом частота работы силовых элементов в два раза ниже частоты следования выходных импульсов (частоты модуляции преобразователя).

На рис.6.4.а показана схема двухтактного преобразователя на двух тиристорах VS1, VS2 и двух диодах VD3, VD4. Отпирающие импульсы управления поступают на тиристоры VS1, VS2 поочередно. При отпирании VS1 дозирующий конденсатор С заряжается до напряжения источника питания U током нагрузки, после чего ток замыкается через диоды VD3 и VD4. Разряд дозирующего конденсатора производится на нагрузку после отпирания тиристора VS2. После окончания проводимости одного из тиристоров управляющие импульсы на другой подаются только по истечении интервала, необходимого для восстановления управляющих свойств проводившего тиристора.

Двухтактный преобразователь с разделенной емкостью на входе (рис.6.4.б) работает следующим образом. Допустим, конденсатор С2 заряжен до напряжения источника питания. При отпирании тиристора VS1, отпирается диод VD3, и конденсатор С2 разряжается на нагрузку до нулевого напряжения. Одновременно конденсатор С1 заряжается до напряжения источника питания. По окончании перезаряда ток нагрузки протекает через последовательно включенные диоды VD3 и VD4. После интервала, необходимого для восстановления управляющей способности тиристора VS1, включается тиристор VS2, и процессы повторяются с тем лишь отличием, что разряжается конденсатор С1, а заряжается С2.

Схема на рис.6.4.б обладает следующими преимуществами по сравнению со схемой на рис.6.4.а: она является симметричной по отношению к нагрузке, что позволяет избежать первой субгармоники в токе нагрузки, кроме того частота пульсации потребляемого тока в схеме на рис.6.4.б в два раза выше.

В отличие от рассмотренных выше схем, напряжение на всех силовых элементах преобразователей (рис.6.4.а, б) не превышает напряжения питания.

Однако такие преобразователи позволяют регулировать напряжение на нагрузке лишь до значения, не превышающего половину напряжения питания.

Регулирование выходного напряжения преобразователей по рис.6.1-6.осуществляется частотно-импульсным способом. При этом энергия, передаваемая в нагрузку на каждом периоде модуляции, ограничена и определяется емкостью С дозирующего конденсатора и амплитудой напряжения на его обкладках:

C UM Q =.

При постоянстве частоты модуляции f мощность, потребляемая от источника питания и передаваемая в нагрузку, строго постоянна и равна для PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com схем на рис.6.1-6.3: P = 2 U2 C f, а для схем на рис.6.4а, б:

P = 0.5 U2 C f, где для преобразователя на рис.6.4.б емкость дозирующего конденсатора в последней формуле: C = C1+ C2. Постоянство мощности позволяет защитить источник питания, нагрузку, силовые элементы преобразователя от перегрузок во всем диапазоне изменения нагрузки вплоть до короткого замыкания.

Преобразователи просты в управлении. Пуск преобразователя не требует предварительного заряда дозирующего конденсатора. Отключение осуществляется прекращением подачи управляющих импульсов на тиристоры. Аналогичными свойствами обладает и преобразователь, построенный на базе последовательного инвертора с C1 VSU VSCZН Рис.6.5. Схема преобразователя с согласующим высокочастотным трансформатором выпрямителем на выходе. Например, по схеме рис.6.5, что позволяет осуществить потенциальную развязку нагрузки и источника питания, а также согласование напряжения питания и нагрузки.

6.2. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ПЕРЕЗАРЯДОМ ДОЗИРУЮЩЕГО КОНДЕНСАТОРА Недостатком преобразователей с перезарядом дозирующего конденсатора током нагрузки, является сильная зависимость длительности импульсов выходного напряжения, а следовательно и частоты модуляции от нагрузки [4]. Значительное снижение частоты модуляции в режиме малых токов затрудняет фильтрацию тока нагрузки. Это отрицательно сказывается на динамических показателях преобразователя, а в некоторых случаях, когда одним из основных требований является хорошее сглаживание тока нагрузки при широком диапазоне его изменения - и на энергетических показателях преобразователя и установки в целом. При активной нагрузке процессы носят апериодический характер, что усложняет коммутационные процессы в PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com преобразователях. При этом схемы на рис.6.1-6.5 могут оказаться неработоспособными.

Указанного недостатка в значительной мере лишены преобразователи с комбинированным перезарядом дозирующего конденсатора. Простейшая схема такого преобразователя изображена на рис.6.6.

iVDVDVS1 VS2 iL L iС C VD5 ZН U UН VS3 VSРис.6.6. Схема преобразователя с дополнительным контуром перезаряда дозирующего конденсатора В отличие от схемы на рис.6.3, преобразователь изображенный на рис.6.6 дополнительно содержит реактор L и диод VD6, образующие дополнительную цепь перезаряда дозирующего конденсатора.

Допустим, к моменту t0 конденсатор заряжен до напряжения источника питания полярностью указанной на рис.6.6. При отпирании в момент tочередной пары тиристоров VS1 и VS4 образуется два контура перезаряда конденсатора: основной, включающий источник питания, конденсатор и нагрузку; и дополнительный L-C контур, возникающий при отпирании диода VD6. Конденсатор начинает перезаряжаться током равным сумме тока нагрузки и диода VD6. После того, как ток диода VD6 становится равным нулю, конденсатор продолжает перезаряжаться лишь током нагрузки.

Конденсатор перезаряжается до обратного напряжения, проводившие тиристоры запираются, и ток нагрузки замыкается в контуре, образованном VD5 и нагрузкой. Далее отпирается очередная пара тиристоров VS3 и VS2, и процесс в схеме повторяется.

С ростом тока нагрузки доля разряда дозирующего конденсатора током нагрузки увеличивается. Строго говоря, при комбинированном перезаряде дозирующего конденсатора, преобразователь не является дозатором энергии, однако максимальная энергия, передаваемая в нагрузку, ограничена и не превышает значения Q < 2 U2 C. Кроме того, режимы работы элементов преобразователей с комбинированным перезарядом конденсатора и перезарядом током нагрузки близки, поэтому их также относят к преобразователям с дозированной передачей энергии в нагрузку.

Максимальное напряжение на всех элементах схемы за исключением диода VD5 не превышает напряжения источника питания. Рабочая частота конденсатора и частота переключения тиристоров в два раза меньше частоты модуляции преобразователя. Скорость нарастания прямого напряжения на тиристорах ограничена скоростью изменения напряжения на конденсаторе.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Мгновенное значение тока через тиристоры, конденсатор и реактор выше мгновенного тока нагрузки на ток диода VD6.

Условия запирания тиристоров преобразователя на рис.6.6 аналогичны условиям запирания тиристоров преобразователя на рис.6.3, что определяет высокие частотные возможности схемы.

Регулирование напряжения в преобразователе на рис.6.6 производится частотно-импульсным способом, поэтому наиболее эффективно его использование при небольшом диапазоне регулирования напряжения на нагрузке.

ВЫВОДЫ ПО ШЕСТОМУ РАЗДЕЛУ 1. Регулирование выходного напряжения преобразователя с перезарядом дозирующего конденсатора током нагрузки осуществляется частотноимпульсным способом. При этом энергия, передаваемая в нагрузку на каждом периоде модуляции, ограничена и определяется емкостью дозирующего конденсатора и амплитудой напряжения на его обкладках.

2. Недостатком преобразователя является сильная зависимость длительности импульсов выходного напряжения, а следовательно и частоты модуляции, от нагрузки. При активной нагрузке процессы носят апериодический характер, что усложняет коммутационные процессы в преобразователе. При этом схемы на рис.6.1-6.5 могут оказаться неработоспособными.

3. Указанного недостатка в значительной мере лишены преобразователи с комбинированным перезарядом дозирующего конденсатора. Строго говоря, такие преобразователи не являются дозаторами энергии, однако максимальная энергия, передаваемая в нагрузку, ограничена. Режимы работы элементов преобразователей с комбинированным перезарядом конденсатора и перезарядом током нагрузки близки, поэтому их также относят к преобразователям с дозированной передачей энергии в нагрузку.

4. Регулирование напряжения в преобразователе с комбинированным перезарядом конденсатора производится частотно-импульсным способом, поэтому наиболее эффективно его использование при небольшом диапазоне регулирования напряжения на нагрузке.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ЧАСТЬ 3. ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРОВ И ИХ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ 7. ОПТИЧЕСКИЕ КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ (ЛАЗЕРЫ) 7.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРОВ Слово лазер происходит от английских слов Light amplification by stimulated emission of radiation – усиление света с помощью стимулированного излучения.

Основой работы оптического квантового генератора (ОКГ) является генерирование монохроматических волн оптического диапазона под воздействием индуцированного (вынужденного) излучения [1,9].

Согласно законам квантовой механики энергия относительного движения любой системы связанных частиц не является произвольной, а принимает определенный ряд значений, которые называются уровнями энергии: Е0, Е1, Е2 и т.д. Весь набор допустимых значений энергии принято называть энергетическим спектром системы.

В состоянии термодинамического равновесия распределение атомов по различным энергетическим уровням подчиняется закону Больцмана: число частиц на верхнем уровне меньше, чем на нижнем:

N2 E2 - E= exp(- ), N1 kT где N1, N2, Е1, Е2 – количество и энергия атомов на уровнях 1 и 2;

k – постоянная Больцмана;

Т – температура.

Числа N1, N2,..., Nn называют заселенностями уровней энергии. Если на уровне 2 энергия больше, то заселенность этого уровня ниже при любой возможной температуре замкнутой системы. Состояние любой из частиц может измениться при ее взаимодействии с электромагнитным полем или другими частицами. В этом случае при переходе с высокого уровня энергии En на нижний Em частицы излучают электромагнитные волны, частота которых:

En - Em =, h где h – постоянная Планка.

При переходе на более высокие энергетические уровни частицы поглощают электромагнитные волны такой же частоты.

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 12 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.