Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Все лекции по ЭУиСТ ЭПУ РЭС / 6- ЭПУ РЭС (2Т ППН)

.doc
Скачиваний:
34
Добавлен:
15.03.2015
Размер:
133.12 Кб
Скачать

Тема: Преобразователи постоянного напряжения (ППН)

Двухзвенный (двухтактный и однотактный) ППН предназначен для преобразования энергии постоянного тока одного значения напряжения в напряжение постоянного тока другого уровня

Осциллограммы:

Uпос

Ф

+ Фm

Фmax

- Фm

Модель 2-х тактного инвертора

Инвертор преобразует энергию постоянного тока в энергию переменного тока

Неуправляемый транзисторный инвертор преобразует энергию постоянного тока в переменное напряжение прямоугольной формы.

Более сложные инверторы с обратными связями формируют на выходе переменное напряжение трапецеидальной и синусоидальной формы.

Модель 2-хтактного инвертора содержит два ключа, трансформатор и устройство коммутации ключей

В операции инвертирования можно выделить две задачи:

Задача 1:

Выходное напряжение переменное (знакопеременное). Это значит, что магнитный поток периодически меняет своё направление на противоположное. Отсюда, имеет место задача периодической смены направления магнитного потока при наличии однополярного источника питания.

Задача 2:

Формирование прямоугольной формы переменного напряжения на выходе инвертора. Графически прямоугольная форма переменного напряжения есть периодическая скачкообразная смена состояний с положительного на отрицательное и обратно и постоянство ЭДС в пределах полупериода Отсюда, имеет место задача обеспечения постоянства ЭДС в пределах полупериода коммутации ключей.

Задача 1 решается путём подключения одного из полюсов источника питания к средней точке первичной обмотки трансформатора. Ключи коммутируются и с интервалом полпериода частоты коммутации подключают второй полюс источника питания к полуобмоткам первичной обмотки трансформатора. При этом каждые полпериода магнитный поток меняет свое направление на противоположное.

Задача 2 решается трансформатором, который должен обеспечить в пределах полупериода постоянство индуцируемых в обмотках ЭДС. В соответствии с законом электромагнитной индукции ЭДС есть первая производная магнитного потока во времени. Это значит, что, если требуется постоянство ЭДС в пределах полупериода, то магнитный поток в пределах полупериода должен изменяться линейно от насыщения до насыщения. Естественно, что нет возможности обеспечить истинную линейность (как и истинное постоянство). Но мы в состоянии обеспечить достаточное приближение траектории магнитного потока к линейной в выбранных временных рамках, а, конкретно, в пределах полупериода частоты коммутации ключей. Трансформатор со входа (со стороны первичной обмотки) представляется апериодическим звеном (эквивалентная индуктивность и эквивалентное сопротивление). Инерционность трансформатора описывается его постоянной времени тр = Lэ / rэ.

Задавая соотношение: тр » Tпр / 2, получаем решение задачи 2.

K1

K2

K1

K2

U2

+ const

ЭДС W2

t

К1

К1

К1

К2

К2

К2

const

Реальная ЭДС прямоугольной формы

Графическая модель

ЭДС прямоугольной

формы

Тема: Работа инвертора на выпрямитель

и сглаживающий фильтр

  • К диодам мостовой схемы выпрямления прикладывается переменное напряжение прямоугольной формы от инвертора (И). Положительную полуволну пропускают диоды Д1 - Д3. Отрицательную – диоды Д2 – Д4. Граничная частота выпрямительных диодов < 1 МГц. Граничная частота силовых транзисторов » 1 МГц. Поэтому при анализе влияния 2-го звена ППН на работу инвертора учитываются инерционности только выпрямителя и сглаживающего фильтра.

  • Время выключения (время восстановления обратного сопротивления) диода tвыкл намного больше времени включения (переход в проводящее состояние) :

tвыкл = (3 – 7) tвкл

Поэтому в момент коммутации (смены прямоугольных полуволн) одна пара диодов (закрытых) включилась, а вторая пара не успела выключиться. И в течение времени t оказываются в проводящем состоянии все четыре диода выпрямительного моста. Мост стягивается в точку и вторичная обмотка трансформатора инвертора оказывается замкнутой накоротко (КЗ). Напряжение на выходе инвертора в промежутке равно нулю. Равно нулю и выпрямленное напряжение. Т.е. в выпрямленном напряжении промежутке t имеют место провалы до нуля. При этом снижается уровень средневыпрямленного напряжения U0 и повышаются требования к снижению уровня пульсаций.

  • Для преобразования импульсов в постоянное напряжение включаем реактор с индуктивностью L (индуктивный СФ).

Однако, противоЭДС, индуцируемая в реакторе выпрямленным током , препятствует спаду тока и растёт время выключения tвыкл. Провалы до нуля t/ становятся шире. В результате уровень средневыпрямленного напряжения понижается как за счёт роста t/, так и за счёт падения напряжения на реакторе СФ. Повышаются ещё больше требования к снижению уровня пульсаций.