132
Лекция 23
Экспресс - проверка знаний пройденного материала :
1 Нарисуйте схему простейшего стабилизатора переменного напряжения.
2 Нарисуйте принципиальную схему стабилизатора тока на ИМС.
3 Нарисуйте структурную схему непрерывно – импульсного стабилизатора
напряжения.
4 Нарисуйте структурную электрическую схему стабилизатора напряжения с
регулирующим элементом в цепи переменного тока
5 Нарисуйте электрическую функциональную схему стабилизатора напряжения с
тиристорным регулирующим элементом в цепи переменного тока
6 Нарисуйте структурную схему стабилизатора постоянного напряжения с двумя
регулирующими элементами
7 Нарисуйте структурную электрическую схему стабилизатора тока
8 Нарисуйте электрическую схему компенсационного стабилизатора тока
9 Нарисуйте принципиальную схему стабилизатора тока на ИМС
10 Напишите ключевые слова к теме лекции 22.
После изучения лекции 23 студент должен знать : принцип работы транзисторных инверторов и преобразователей и их характеристики.
Уметь: пояснить работу транзисторных инверторов и преобразователей, а также уметь произвести выбор элементов транзисторных схем инвертора .
План ( логика ) изложения материала
Тема 2.8 Полупроводниковые инверторы и преобразователи напряжения
2.8.1 Общие сведения
2.8.2 Однотактные инверторы
2.8.3 Двухтактные инверторы на транзисторах
Дополнительный материал к лекции 23 для самостоятельной работы
Тема 2.8 Полупроводниковые инверторы и преобразователи напряжения
2.8.1 Общие сведения
Часто необходимо преобразовать постоянное напряжение одной величины в постоянное или переменное напряжение другой величины. Эта необходимость возникает, например, в том случае, когда в качестве источников электропитания служит аккумулятор, термогенераторы, атомные и солнечные батареи, т.е. источники чаще всего используемые для питания переносной и передвижной радиоаппаратуры.
Функциональным узлом, осуществляющим преобразование электрической энергии постоянного напряжения ( тока ), т.е. реализующим функцию инвертирования, является инвертор. Источники вторичного электропитания представляет собой преобразователи - устройства, преобразующие параметры электрической энергии, генерируемой средствами первичного электропитания. В состав преобразователя могут входить выпрямители, фильтры, инверторы, различные защитные и вспомогательные устройства. Однако в инженерной практике под преобразованием подразумевается, как правило, инвертор со
133
вспомогательными элементами. Упрощенные структурные схемы преобразователей напряжения приведены на рисунке 2.69.
Соединение выпрямителя и инвертора в различной последовательности позволяет реализовать преобразователь напряжения или частоты.
Полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения ППН - полупроводниковый преобразователь электроэнергии, осуществляющий изменение значения постоянного напряжения.
В качестве примера реализации ППН рассмотри двухзвенный полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения (рисунок 2.69,а) – полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения, осуществляющий сначала инвертирование постоянного напряжения, а затем- выпрямление переменного напряжения.
а- преобразование уровня постоянного напряжения;
б- преобразование частоты с последующим выпрямления
Рисунок 2.69 – Упрощенные структурные схемы ИВЭП
Полупроводниковый преобразователь частоты ППЧ - полупроводниковый преобразователь, осуществляющий преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.
Примером реализации ППЧ является двухзвенным полупроводниковым преобразованием частоты ( двухзвенный преобразователь частоты ) -
134
полупроводниковый преобразователь частоты, осуществляющий сначала выпрямление переменного тока, а затем инвертирование постоянного тока
( рисунок 2.69,б). Для получения выпрямленного напряжения после инвертора используется выпрямитель. Такое устройство представляет собой основу ИВЭП с БТВ.
Большое значение имеет возможность управления выходными параметрами преобразователями. Это позволяет совместить функции
инвертирования и регулирования ( стабилизации ) в одном элементе схемы, исключив из ИВЭП отдельный стабилизатор.
Основные классификационные признаки преобразователей и инверторов - по характеру процессов в силовой цепи:
- инверторы напряжения ( напряжение на входе инвертора
неизменно ) ;
- инвертор тока ( ток на входе инвертора неизменен ) ;
- резонансные инверторы.
По способу управления :
- с самовозбуждением ( автогенераторы) ;
- независимым (внешним) возбуждением ( усилители мощности.
По схемному построению:
- однофазные и многофазные ;
- однотактные и двухтактные ( с отводом от средней точки первичной обмотки трансформатора ).
По типу элементной базы :
- транзисторные ;
- тиристорные.
Однофазные транзисторные инверторы выполняются по следующим основным схемам - однотактные: с обратным включением выпрямительного диода (обратноходовой ), прямым включением выпрямительного диода
( прямоходовой) и размагничивающей обмоткой ; - двухтактные: с отводом от средней точки первичной обмотки силового трансформатора, мостовой и полумостовой.
Эти устройства могут работать в режиме автогенератора
( с самовозбуждением) при мощностях от единиц до десятков вольт-ампер, в режиме усилителя мощности ( с независимым возбуждением) при мощностях десятки и сотни вольт-ампер.
В автогенераторах малой мощности ( доли, единицы вольт-ампер) формируется режим, при котором коммутация обеспечивается за счет насыщения силового трансформатора. При увеличении мощности преобразователя этот режим приводит к росту потерь и снижению КПД. Поэтому в инверторах с выходной мощностью свыше нескольких десятков вольт-ампер для обеспечения коммутации силовых ключей применяются в цепи управления специальный маломощный насыщающий трансформатор или насыщающийся дроссель.
Повышение частоты позволяет значительно уменьшить типоразмеры трансформаторов, индуктивность дросселей и емкость конденсаторов сглаживающих фильтров, а следовательно, их массу и объем. Обеспечении.
135
миниатюризации ИВЭП способствует также низкий уровень потерь мощности инвертора, благодаря ключевому режиму работы силовых элементов. Это позволяет получить высокий КПД и применять небольшие теплоотводы.
Таким образом, использование инвертора ( силовые элементы которого работают в ключевом режиме на повышенных частотах преобразования энергии) позволяет не только обеспечить необходимый уровень напряжения, но и значительно улучшить удельные показатели ИВЭП по массе и объему.