189

ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА РЕКУПЕРАЦИОННОГО ТИПА 

Проведено исследование нагрузочного устройства рекуперационного типа. Получены переходные процессы, 

рекуперационная характеристика. 

Нагрузочное  устройство  рекуперационного  типа 

(НУРТ) предназначено для электрических испытаний 
вторичных  источников  электропитания  (ВИЭП),  при 
этом  задачей  НУРТ  является  имитация  требуемых 
режимов электронагружения ВИЭП. 

При нагружении ВИЭП одной из главных проблем 

является  утилизация  энергии.  Предлагаемое  устрой-
ство  возвращает  потребленную  от  ВИЭП  энергию  в 
сеть постоянного тока, питающую ВИЭП. 

Существуют нагрузочные устройства (НУ) с реку-

перацией энергии в сеть переменного тока [1]. Суще-
ственным  недостаткам  таких  НУ  является  необходи-
мость  согласования  параметров  выходного  напряже-
ния  рекуператора  с  параметрами  сети  и,  как  следст-
вие,  сложность  и  высокую  стоимость  НУ.  Использо-
вание  рекуперации  в  сеть  постоянного  тока  кроме 
устранения  вышеперечисленных  недостатков  позво-
ляет уменьшить мощность, потребляемую от первич-
ного источника электропитания (ПИЭП). 

Структурная схема НУРТ представлена на рис. 1.  

Рис. 1. Структурная схема НУРТ: 

ПИЭП – первичный источник электропитания; ВИЭП – вторичный источник электропитания; ДТ – датчик 

тока; ИП – импульсный преобразователь; Ф

1

 – входной фильтр; Ф

2

 – выходной фильтр; ИМ – импульсный 

модулятор; U

оп

 – опорное напряжение, пропорциональное току нагрузки; U

НУ

 – входное напряжение НУ;  

I

НУ

 – ток нагрузочного устройства; I

РЕК

 – ток рекуперации; ε

I

 – сигнал рассогласования 

Рис. 2. Рекуперационная характеристика НУРТ

 

 
 

 

А

КТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКИ

. Технические науки 

 

 

190

На  рис. 2 показана  рекуперационная  характери-

стика  НУРТ,  показывающая  зависимость  рекупери-
руемой  мощности  P

РЕК

  от  мощности  P

НУ

,  потребляе-

мой нагрузочным устройством. Коэффициент рекупе-
рации, равный отношению рекуперируемой мощности 
к  потребляемой,  составляет 85 % и  почти  линейно 
зависит от мощности P

НУ

, потребляемой НУ. 

Так  как  рекуперируемая  энергия  возвращается 

сразу в ВИЭП, минуя ПИЭП, от последнего потребля-
ется  только  энергия  необходимая  для  компенсации 
потерь  в  НУРТ  и  ВИЭП.  Например,  при  требуемой 
нагрузке в 1,5 кВт, коэффициенте рекуперации 85 % и 

КПД вторичного источника 80 % от ПИЭП в устано-
вившемся  режиме  потребляется  мощность 600 Вт. 
Таким  образом,  разработанная  структура  НУРТ  по-
зволяет  существенно  снизить  потребление  мощности 
от  ПИЭП  и  решает  проблему  утилизации  потреблен-
ной от ВИЭП энергии. 

 

Библиографическая ссылка 

1.  Мелешин  В.  И.  Транзисторная  преобразова-

тельная техника. М. : Техносфера, 2005. 

 

 

 

УДК 621.314 

 

СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО  

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВСТРОЕННОГО В МДП-КЛЮЧ ДИОДА В КВАЗИРЕЗОНАНСНОМ  

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ  

 
Предложены  способы  устранения  процесса  обратного  восстановления  встроенного  в  МДП-транзистор 

диода  в  высокочастотном  квазирезонансном  преобразователе  напряжения  с  переключением  ключевого 
элемента при нулевых значениях тока. 
 

Использование резонансных режимов работы регу-

лирующего  элемента  в  импульсных  преобразователях 
напряжения (ПН) позволяет повысить их КПД и удель-
ные энергетические характеристики. Среди высокочас-
тотных  резонансных  ПН  выделяют  несколько  тополо-
гий, обладающих простой, с точки зрения реализации, 
схемой  силовой  части.  Примером  может  служить  по-
следовательный  ПН  с  переключением  ключевого  эле-
мента  (КЭ)  при  нуле  тока  (ПНТ-преобразователь)  с 
частотно-импульсной  модуляцией  (ЧИМ)  и  полной 
волной  тока  резонансного  цикла  (рис. 1) [1]. Работа 
рассматриваемого ПН описана в [2]. 

 

 

 

Рис. 1. Схема силовой части последовательного  

ПНТ-преобразователя с ЧИМ с полной волной тока  

резонансного цикла 

 
В качестве КЭ в ПНТ-преобразователе, как прави-

ло,  используют  МДП-транзистор.  Эксперименталь-
ный  анализ  работы  данного  ПН  показал,  что  следст-
вием  резонансного  цикла,  проходящего  в  элементах 
резонансного  контура  (РК),  образованного  L

р

  и  C

р

, 

является  процесс  обратного  восстановления  встроен-

ного в МДП-транзистор VT1 диода VD1, используемо-
го  для  обеспечения  протекания  тока  в  обратном  на-
правлении.  На  рис. 2 представлены  осциллограммы 
сигналов в цепи РК ПНТ-преобразователя, где I

Lр

(t) – 

ток  индуктивности  РК;  U

Cр

(t) – напряжение  на  емко-

сти РК; U

VT1

(t) – напряжение на КЭ; P

дин

(t) – динами-

ческие  потери  на  КЭ  из-за  процесса  обратного  вос-
становления диода VD1. С повышением частоты ком-
мутации динамические потери, вызванные указанным 
эффектом, увеличиваются, что приводит к снижению 
КПД  ПН.  Условия  эксперимента  приведены  в  табли-
це,  частота  коммутации  лежит  в  диапазоне 330–390 
кГц,  в  качестве  КЭ VT1  использован  транзистор 
IRFB61N15D, в качестве VD2 – диод MBR20200CT.  

На рис. 3 представлены варианты КЭ, схемотехни-

чески  выполненные  таким  образом,  чтобы  устранить 
процесс  обратного  восстановления  встроенного  в 
МДП-транзистор диода.  

Для каждого КЭ на рис. 3 были сняты кривые КПД 

и  потерь  ПНТ-преобразователя  при  прочих  равных 
условиях, которые изображены на рис.4. Кривые 1, 2, 
3  соответствуют  КЭ  в,  б, а  на  рис. 3 соответственно, 
кривая 4 – исходному  КЭ  рассматриваемого  ПН  на 
рис. 1. Из  рисунков  видно,  что  обеспечивая  протека-
ние  обратной  полуволны  тока  резонансного  цикла 
через внешний шунтирующий диод Шоттки, который 
не  имеет  диффузионной  емкости,  в  трех  предложен-
ных  вариантах  КЭ,  удается  значительно  повысить 
КПД ПНТ-преобразователя. 

 

Параметр 

U

вх

 

U

вых

 

I

н

 

L

р

 

С

р

 

L

ф

 

С

ф

 

Значение 100 

В 24±0,1В 

2А 1 

мкГн 22 

нФ 44 

мкГн 22 

мкФ