Раздел: Документация
0 ... 13 14 15 16 17 18 19 ... 34 ь- 0,5
1.0 1.5
15 Рис. 4.16. Зависимость TJTa от параметров модулятора: 7—Л, = 40 Вт; 7>л=20 Вт Рис. 4.17. Относительная зависимость Т„ от UJU0 (Рл = = 40 Вт) для различных значений Ка: 7—3; 2—2,5; 3-2,0: 4—1,7 gR=g0ехр [М, (Un) Ги]ехр [М, (0)(7- Ги)]. (4.22) В установившемся режиме gJI(Tn)=g0. Из условия установившегося режима находим отношение интервалов: Ти Mt(0) гп mc/J+imo)! (4.23) На рис. 4.16 показана расчетная зависимость отношения Тя/Тп от отношения напряжений UajU0. Для идеального модулятора основные электрические величины связаны с интервалами Тя и Гп следующими равенствами: 7°(£/„/£/„-1) Рл=п/л-ср=к)ехр [Mi (с/п) Ги 1]; /л„Юх = /0ехр[М1(Г711)7;]; /, = /„ 1 2TnM,{Ut -ехр pMC/jr.-l]. (4.24) Анализ (4.24) показал, что коэффициент амплитуды тока лампы Ка = 1ятах1 /л не может быть меньше некоторой минимальной величины Kamin у/ Tn j Тя > 1, которая зависит от напряжения Un. Это накладывает жесткие 96 ограничения на выбор возможных значений напряжения питания U„. На рис. 4.17 показана зависимость интервала Ти от U„ j U0 для различных значений коэффициента амплитуды тока лампы. Видно, что если в соответствии с нормативной документацией ограничить Ка1,7, то С/п<1,35(70. При Ua = = 1,25с70, Тя = 230 мкс и Гп = 510мкс частота /=676 Гц. Применение модулятора еще не делает схему ПРА устойчивой. Действительно, при увеличении Un или Тя возрастают ионизация лампы и проводимость в конце периода gn(Tn)>g0, что ведет к нарастающему увеличению тока лампы. Относительное приращение среднего тока лампы за один период при малых приращениях 5С/П, ЬТЯ и 5ГП 5/л>ср = А/л.ср//л,ср = А/ „Ьип + \, тЬТя + \! ТЬТП. (4.25) Полные коэффициенты чувствительности могут быть найдены по (4.21)—(4.24): Л/ 17—/ iijjм.Хм и — Л/1 [/ 4-Лу2* v ; л.ср пл.ср О О пл.ср 1 1 пл.ср пл.ср п л, ср пл, ср пл. ср-*т jt пл, ср пл,ср d (4.26) За и периодов А/л,ср//л,ср-(Л12) vbU + hj Г§ГИ + Л<72> тЬТп)п + кк 4 л. ср пл, ср ил, ср п7 + Лг> Р.6Г7П + ЛГ> Т8ГП.(4.27) л.ср пл.ср В (4.27) учтено, что в слагаемых, которые влияют на ионизацию и деионизацию плазмы положительного столба разряда, происходит накопление возмущений. В остальных слагаемых такого накопления не происходит. Таким образом, модулятор с лампой представляет собой импульсный элемент, который на структурной схеме может быть отображен комбинацией идеального импульсного элемента первого типа (с амплитудной модуляцией), линейных и интегрирующих блоков. При стабилизации среднего тока лампы /лср (аналогично при стабилизации действующего тока /л или средней мощности Рл) для выделения средних величин необходимо применение фильтра нижних частот, который в простейшем случае представляет собой инерционное звено с постоянной времени Тф». На рис. 4.18 приведена структурная схема системы автоматического регулирования с рассмотренным мостовым модулятором, в которой сигнал обратной связи управляет длительностью периода Ти. На структурной схеме Kv = \y) v, xv = Tn/А\2) v, тт = = Т„ I А/ т . Структурная схема приведена к отклонениям от л.ср и 6(1 Вози 94
—<8Н ±
Рис. 4.18. Структурная схема системы автоматического регулирования ПРА с мостовым модулятором установившегося режима. Возмущения, связанные с малыми изменениями напряжений Un и U0, учтены подачей напряжения 5м возм * Систему автоматического регулирования с мостовым модулятором необходимо анализировать с применением теории импульсных систем. Однако при невысокой частоте среза юс непрерывной части системы юс = У*/(тфтт);(4-28) анализ такой системы можно проводить без учета импульсного элемента. Рассматриваемая система является устойчивой при всех значениях параметров и обеспечивает высокую точность стабилизации тока лампы. При невыполнении условия (4.28) нами проведен анализ системы автоматического регулирования с модулятором и использованием дискретного преобразования Лапласа и получены аналогичные результаты. Периодом Тя можно управлять и иными методами, например по отклонению средней мощности Рл или с помощью быстродействующего компаратора, запирающего модулятор при гл = /лтах. Структурные схемы таких систем аналогичны рассмотренной. Были рассчитаны переходные и установившиеся режимы ПРА с модулятором при введении стабилизирующей обратной связи по среднему току /л>ср, по действующему току /л, по средней мощности Рд и по амплитуде тока лампы 1лтах. Все расчеты выполнялись с использованием математической модели люминесцентной лампы (§ 2.4). Анализ нолупроводниковых ПРА с мостовым модулятором показал следующее: 1) наиболее жестким возмущающим фактором является нестабильность питающего напряжения Un. Остальные возмущения влияют на режим работы лампы в меньшей степени; 98  -о Рис. 4.19. Схема ПРА с мостовым модулятором и корректирующим дросселем 2)наилучший переходный процесс при резком изменении напряжения Un на 5% обеспечивает стабилизирующая обратная связь по амплитуде тока лампы; 3)обратная связь по амплитуде тока лампы 1лтах обеспечивает наибольшую статическую ошибку средней мощности лампы. Для такого ПРА коэффициент чувствительности в установившемся режиме АР v =10—15. Для снижения статической ошибки целесообразно" введение дополнительной связи xj v =7-н10. Наличие этой связи .позволяет существенно л max пJ снизить статическую ошибку по мощности лампы Рл при изменении напряжения питания Un. Динамические характеристики системы при этом остаются практически без изменения; 4)пускорегулирующий аппарат с мостовым модулятором может работать только в узком диапазоне напряжений (7П = = (1,1 —1,3) U0 и при низком уровне их пульсаций, что приводит к усложнению сглаживающих фильтров. Для улучшения работы мостового модулятора целесообразно стабилизировать постоянное напряжение питания, при этом напряжение Un нужно поддерживать пропорциональным напряжению на лампе U0 так, чтобы сохранялось отношение UJU0 = const. Менее жесткие ограничения на выбор напряжения питания накладывает схема ПРА, в которой последовательно с люминесцентной лампой включен корректирующий дроссель L (рис. 4.19). Временные диаграммы работы транзисторов модулятора приведены на рис. 4.20, форма тока лампы — на рис. 4.21. В интервале 0</<Ги открыты транзисторы VT1 и VT4, ток через лампу нарастает. Скорость нарастания тока определяется как инерционностью разряда, так и значением индуктивности L. В интервале TH<t<Tn происходит постепенный спад тока до VT1 Е VT2 VT3 и 07*1 Т..  Рис. 4.20. Временные диаграммы ра- Рис. 4.21. Форма тока лампы в ПРА с боты транзисторов в модуляторе с мостовым модулятором и корректи-корректирующим дросселемрующим дросселем /л«0. При запирании транзистора VT2 ток дросселя замыкается через транзистор VT4 и диод-стабилитрон VD1. В момент t — t2 закрывается транзистор VT4. Стабилитрон VD2 предохраняет его от перенапряжений. Во втором полупериоде работают транзисторы VT2 и VT3. Проведенный нами анализ полупроводникового ПРА с модулятором и балластным дросселем позволил определить условия стационарного режима. На рис. 4.22 приведены зависимости Гп / Тя отношения Un / U0. На рис. 4.23 показаны зависимости коэффициента амплитуды тока лампы Ка от U„/ U0. Из рис. 4.23 видно, что при индуктивности дросселя £ = 5мГн коэффициент амплитуды АГа 1,7 при С/п/С/0<1,8, что делает
12UJUB Рис. 4.22. Зависимости TJTm от UJU0 для ПРА с мостовым модулятором и корректирующим дросселем L, мГн: /—1,0; 2—2,0; 3—5,0 (/>л = 40 Вт, Г. = 80мкс) Рис. 4.23. Зависимости Ка от UJU0 для ПРА с мостовым модулятором и корректирующим дросселем (условия и спецификация по рис. 4.23) менее жесткими ограничения по выбору напряжения источника питания. Расчет переходных режимов при резком изменении напряжения источника питания показал, что модулятор с лампой и дросселем ведет себя как инерционное звено. Поэтому аппарат с таким модулятором является устойчивым. Однако для повышения стабильности его работы целесообразно введение стабилизирующей обрат  Рис. 4.24. Схема ПРА с мостовым модуляторой с корректирующим конденсатором ной связи по типу примененной в полупроводниковом ПРА с модулятором без дросселя. И, наконец, в качестве еще одной разновидности схем ПРА с мостовым модулятором рассмотрим модулятор с дополнительным емкостным балластом, в котором последовательно с люминесцентной лампой включен корректирующий конденсатор небольшой емкости (рис. 4.24). На рис. 4.25 показаны временные диаграммы работы транзисторов VT1 — VT4. При работе модулятора в интервале OfT открыты транзисторы VT1 и VT4, по лампе течет ток /л>0, который заряжает конденсатор С. В интервале TB<t<Tn все транзисторы закрыты, ток лампы /л = 0, происходит частичная деиониза-ция плазмы положительного столба разряда. Далее процесс повторяется при токе лампы противоположной полярности. Расчет модулятора с безынерционными переключателями показал, что в установившемся режиме параметры ПРА существенно зависят от емкости конденсатора С, начальной проводимости лампы g0 и напряжения питания U„. На рис. 4.26 показаны зависимости основных параметров ПРА от отношения Un IU0 для люминесцентной лампы мощностью 40 Вт. Приемлемое значение коэффициента амплитуды тока лампы Ад < 1,7 обеспечивается при Uaj U0 1,15. Увеличение Un приводит к резкому увеличению Ка, что связано с уменьшением интервала Тя и увеличением интервала Т2, необходимого для частичной деионизации плазмы положительного столба разряда. Таким образом, нами рассмотрены три схемы полупроводниковых ПРА, работающие в режиме динамического балласта. Все аппараты обладают высоким КПД, обеспечивают хорошую стабилизацию режима работы ламп и не требуют применения громоздких электромагнитных устройств. Наилучшими техническими параметрами, по нашему мнению, обладает модулятор с емкостным балластом, который обеспечивает почти прямо- 0 ... 13 14 15 16 17 18 19 ... 34
|
