Практические задачи. 
Силовая электроника

Типовая задача 1. Расчет параметров элементов импульсного регулятора в граничном режиме работы

Исходные данные', входное напряжение понижающего импульсного регулятора Е = 200 В; индуктивность дросселя 1 = 14 мкГн; среднее значение тока нагрузки /_н = 30 А; коэффициент заполнения у = 0,7.

Определить: частоту коммутации транзистора /, при которой возникает граничный режим работы схемы регулятора.

Решение

При анализе процессов в схеме импульсного регулятора (см. рис. 6.3, а) делается допущение об идеальной сглаженности напряжения на нагрузке, т. е. нс учитывается влияние емкости конденсатора (С = оо). Составляются эквивалентные схемы замещения регулятора для включенного и выключенного состояния транзистора, при этом полупроводниковые приборы считаются идеальными. В результате получают выражения i_L(t) для режима работы с непрерывным током дросселя:

где U_u = уE — напряжение на нагрузке (среднее значение); /_min, /_тах — минимальное и максимальное значения тока. Соответствующая диаграмма тока показана на рис. 6.3, б.

Граничный режим работы схемы регулятора — это режим, при котором ток дросселя спадает до нуля в момент включения транзистора (в конце интервала непроводящего состояния транзистора). Поэтому.

где Т= 1// — период переключения транзистора. Соответствующая диаграмма тока дросселя при коэффициенте заполнения у = 0,7 представлена на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Диаграмма тока дросселя в схеме понижающего регулятора при условии граничного режима работы (у = 0,7).

Поскольку пульсацией выходного напряжения регулятора мы пренебрегаем, то ток нагрузки будет постоянным и равным среднему значению тока дросселя, т. е. его постоянной составляющей.

Подставив U_l{ = yE и проинтегрировав, получим.

Подставив выражение для /_тах, получим выражение, связывающее ток нагрузки и максимальный ток в граничном режиме работы схемы:

Тогда требуемое значение частоты находится как