Середня вихідна напруга та середній струм навантаження

и_в0 =t·u_ж, і_в0 =(u_в0 - e)/R, (3.1)

де t = t_i/T_п – відносний час підключеного стану, який називають також коефіцієнтом заповнення;

e і R – ЕРС і активний опір якірної обмотки.

Як бачимо з рис. 3.1, в, а також з (3.1), вихідну напругу можна плавно регулювати від нуля до напруги живлення, при цьому коефіцієнт заповнення змінюється від нуля до одиниці. Якщо нехтувати активним опором R, то в тих же межах змінюється і якірна ЕРС.

Якщо, змінюючи t, знизити середню вихідну напругу u_во, щоб вона стала нижчою за ЕРС, то вихідний струм і_во змінить напрямок і почнеться гальмування. Однак знижувальний ШІМ не дозволяє повернути енергію руху до джерела живлення, тому що його комутатор не пристосований до зміни напрямку струму і_во. Для цього необхідно змінити напрямок провідності ключів згідно з рис. 3.1, б, одержуючи підвищувальний ШІП. Паралельний ключ доведеться при цьому зробити керованим, а інакше якірна ЕРС буде утримувати його у ввімкненому стані і він не зможе вимикатися. Навпаки, у послідовному ключі достатнім буде діод: він вмикається, коли напруга u_ввища за u_ж, та вимикається напругою u_жпри ввімкненні VS.

Усталений режим підвищувального ШІП ілюструють діаграма на рис. 3.1, в та нижня діаграма рис. 3.1, г. На інтервалі паузи t_п, коли вмикаємо VS, якірна ЕРС підведена до дроселя L і в ньому накопичується енергія (струм і_в росте). При вимиканні тиристора ЕРС самоіндукції дроселя, прагнучи підтримати струм, здобуває полярність, яка показана на рис. 3.1, б без дужок. Спільно з ЕРС якоря вона вмикає діод VD, і струм і_в потече в контурі Я – L – u_жпротиЕРС джерела живлення, що приведе до передачі енергії руху та накопиченої в дроселі L енергії джерелу и_ж.

Таким чином, механізм підвищення напруги навантаження до величини напруги джерела побудований на тому, що до ЕРС якоря додається ЕРС самоіндукції дроселя L. Без цього рекуперативне гальмування було б неможливе, тому що ЕРС у попередньому режимі тяги, згідно з (3.1), не перевищує u_ж, а у перебігу гальмування знижується далі до нуля. Підвищувальний ШІП забезпечує рекуперативне гальмування практично до повної зупинки якоря за рахунок того, що при зниженні ЕРС якоря регулятор підвищує тривалість інтервалу паузи t_п, коли енергія накопичується, та знижує тривалість інтервалу імпульсу t_i, коли енергія передається джерелу.

Можна дати наступний механічний аналог підвищувального ШІП. Нехай на шляху транспортного засобу є короткі підйоми, які не можуть бути подолані за рахунок тільки тяги двигуна. Щоб їх подолати, треба розігнати транспортний засіб на попередній рівній ділянці, тоді підйом буде подолано за рахунок суми тяги двигуна та енергії руху.

Основні зв’язки між напругами та струмами в підвищувальному ШІП залишаються такими ж, як і в знижувальному. Але тепер u_в0< е та змінюється трактування першого рівняння (3.1): напруга u_в0, яка приблизно дорівнює якірній ЕРС е, відіграє роль напруги живлення, і вона не перевищує напруги джерела u_ж, яке відіграватиме при цьому роль навантаження.