Анализ полученных выражений для установленных мощностей основных элементов зарядных преобразователей показывает, что переходный характер процесса требует увеличения габаритов элементов и преобразователя, тем большего, чем шире границы процесса. На рис. 2 показано влияние максимального Vcm и начального Осо

Рис. 2. Увеличение установленных мощностей элементов регулируемых преобразователей для режима зарядки емкостного накопителя по отношению к их мощностям для режима стабилизации выходного напряжения в зависимости от относительного выходного напряжения (а) и доли начального напряжения накопителя (б). Обозначения у кривых соответствуют относительным мощностям ключа Ркл, дросселя Pt, трансформатора Ptv, накопителя Рн с индексами соответствующих схем преобразования

напряжений накопителя на пропорциональность этого увеличения Р* по сравнению с теми же преобразователями, но работающими в режиме стабилизации при Он= = Ucm=Uco с той же мощностью Р. На рис. 3 приведены изменения установленных мощностей основных элементов зарядных преобразователей по отнощению к расчетной зарядной мощности в зависимости от требуемого максимального напряжения на накопителе.

Присущие каждой из схем ограничения по коэффициенту преобразования напряжения определяют соответственно области существова-

ние. 3. Относительные мощности моточных элементов (о) и ключей (б) зарядных преобразователей в зависимости от максимального относительного напряжения на емкостном накопителе

ния процессов зарядки (ом. табл. 1). Наиболее узкий диапазон существования граничных условий у схем II, а наиболее широкий - у схемы III. На рис. 2,а и 3 для примера принята нижняя граница для схем /-t/co=0,2£7c>b, а верхняя граница естественная - Ucm=\; для схем за нижнюю границу принято £?со=1,2, верхняя - ие определена; для схемы III представлены характеристики элементов при начальных условиях, общих со схемами / и II. На рис. 2,6 для схемы III представлены характеристики с двумя различными верхними граничными условиями Vcm=\ и t/cm=3. Приведенная на рис. 2,6 совместно с другими зависимость роста установленной мощности (энергии) емкостного накопителя заданной энергии Рв показывает возможность оптимизации по суммарной установленной мощности импульсной системы при варьировании величины Uco/Ucm- Чаще всего, однако, начальные условия зарядного процесса бывают неуправляемыми из-за трудностей коммутации импульсного разрядного процесса, больших значений его токов и напряжений. В связи с этим особенно существенно увеличение мощностей элементов зарядных преобразователей по схемам / и Па, в то время как у зарядных преобразователей по схемам Пб - Не и III (при больших Ост) этот рост в основном не превышает 20...25%.

При сопоставлении суммарной установленной мощности моточных изделий преобразователей примем, что габаритные мощности дросселя и трансформатора одинаковой геометрии связаны соотношением Prrv=0,6PrL из-за различия характеристик Вт магнитных материалов (на рис. 3,а штриховой линией показаны относительные мощности дросселей Рь и суммарные -мощности трансформатора и дросселя Ptv+Pl, приведенные к габаритной мощности трансформатора). Сравнение полученных характеристик элементов заридных преобразо* вателей позволяет сделать следующие выводы.

1. Однотактные схемы 1а и Па имеют значительно большие (в 1,5...2 раза) габариты моточных изделий, чем двухтактные, но соответственно меньшие установленные мощности ключей (кроме области Ucml), особенно для схемы 1а при 17ст 0,5+0,2.

2. Наименьшей установленной мощностью моточных элементов характеризуются двухтактные схемы 1в и Пг с мостовыми коммутаторами, но суммарная относительная мощность ключей у них велика и становится доминирующей при значительном удалении Ucm от границы Ост\ (Ост<0,6... 0,7 для схемы 1в и Ucm>2... 2,5 для схемы Пг).

3. Однотактная схема / имеет преимущество по установленной мощности моточных элементов перед однотактными 1а и Па (иа 50...60%) и незначительно уступает в этом двухтактным схемам / и II (иа 20... 30%), имея по сравнению с последними меньшую установленную мощность ключей.

4. Устойчивость электромагнитного режима однотактных преобразователей наибольшая у схемы /, а среди двухтактных - у схемы II, где приращение магнитного потока в сердечнике трансформатора постоянно, а гистерезисный цикл неизменен от периода к периоду преобразования в процессе зарядки [см. выражение (12)], в то время как у трансформатора схем 1в, 16 гистерезисный цикл разворачивается по спирали и возможно накопление постоянной составляющей индукции.

5. Таким образом, наилучшей способностью к миниатюризации среди зарядных преобразователей обладают схемы 116, Пг и /, но у схемы 1П более широкий диапазон возможных относительных напряжений Ucm, Осо, а следовательно, и областей применения, хотя для нее и требуется большая мощность единичного ключа.