Zadanie
przekazywania energii elektrycznej ze źródła o niskim napięciu stałym do
odbiornika wymagającego wyższego napięcia można zrealizować za pomocą
przekształtnika przedstawionego na rysunku poniżej
Przekształtnik prądu
stałego podwyższający napięcie:
a)
schemat układu;
b)
stany przewodzenia zaworu sterowanego oraz przebiegi
czasowe napięć i prądów przy ciągłym prądzie dławika;
c)
stany przewodzenia zaworu sterowanego oraz przebiegi
czasowe napięć i prądów przy impulsowym prądzie dławika
d)
zależności napięć i prądów w układzie
W
przedziałach czasu w których przewodzi zawór sterowany T prąd dławika id
wzrasta pod wpływem napięcia źródła zasilania Ud. Gdy zawór
nie przewodzi, prąd id płynie nadal przez dławik L
przekazując nagromadzoną w nim energię, poprzez diodę D, do obwodu
odbiornika Co-Zo. W trakcie przewodzenia diody D
prąd id zmniejsza się powodowany napięciem o wartości Uo-Ud.
Pełniący rolę filtru kondensator Co może, dzięki diodzie D,
rozładowywać się tylko w obwodzie odbiornika.
Przyjmując pewne założenia upraszczające, można napisać, że napięcie odbiornika
wynosi
Uo = Ud Ti / tw
Z powyższej
zależności wynika, że napięcie odbiornika zależy od czasu przewodzenia zaworu
sterowanego, ale jego wartość zawsze jest większa od napięcia źródła zasilania Ud.
Przykładem tranzystorowego przekształtnika podwyższającego napięcie,
stosowanego do przekazywania energii elektrycznej z odbiornika do źródła
zasilania jest układ z rysunku poniżej.
Tranzystorowy przekształtnik podwyższający napięcie:
a) schemat układu;
b) przebiegi czasowe napięcia i prądów;
c) obszar charakterystyk napięciowo-prądowych
Odbiornikiem
może być w tym przypadku hamowana odzyskowo maszyna prądu stałego. Wielkością
zadaną jest średnia wartość prądu maszyny Ioz, która powinna
być utrzymana poprzez generowanie impulsów sterujących tranzystora T za
pomocą układu regulacji złożonego z członu pomiaru prądu io i
regulatora prądu RIo. Indukcyjność obwodu twornika Lo
pełni funkcję indukcyjności magazynującej energię w trakcie przewodzenia
tranzystora. Przy załączonym zaworze prąd maszyny zwiększa się od wartości Io1
do Io2 pod wpływem napięcia wewnętrznego Eo.
Gdy tranzystor znajduje się w stanie blokowania, prąd odbiornika płynie poprzez
diodę D do źródła zasilania Ud i zmniejsza się
ponownie do wartości Io1 pod wpływem napięcia Ud
- Eo. Napięcie odbiornika, będące w tym przypadku źródłem
energii, wyraża się zależnością
Uo= Ud ( 1 - tp / Ti
)
przy czym tp
/ Ti - względny czas przewodzenia łącznika.
Ze względu na przepływ energii od odbiornika do źródła zasilania
charakterystyki zewnętrzne odbiornika znajdują się w drugim kwadrancie układu
współrzędnych .
Podobnie jak w przypadku przekształtników obniżających napięcie, strukturę
układów podwyższających można wykorzystać do impulsowego sterowania rezystancją
.
Impulsowy sterownik
rezystancji zasilany ze źródła prądu
W trakcie
przewodzenia zaworu sterowanego T prąd wejściowy id
płynie przez łącznik i napięcie na rezystorze jest w przybliżeniu równe zeru.
Przy wyłączonym zaworze prąd płynie przez rezystor, na którym występuje
napięcie id R. Rezystancję zastępczą takiego układu określa
zależność
Rz
= R ( 1 - tp / Ti )
Przekształtniki
prądu stałego podwyższające napięcie są najczęściej wykorzystywane do
przetwarzania energii ogniw słonecznych charakteryzujących się niskimi
wartościami napięć.