Лабораторная работа №17 / Ответы на контрольные вопросы Лр №17

1. Какие устройства называют инвертором, а какие преобразователем?

Ответ: Устройство, которое преобразует постоянный ток в переменный, называется инвертором. Такое преобразование осуществляется периодическим прерыванием цепи постоянного тока.

Преобразователь — это электротехническое устройство, которое преобразует электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз и фаза напряжения.

2. Какое устройство называют конвертором?

Ответ: Конвертор — это устройство, которое преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Это достигается путем использования инвертора, трансформатора для изменения уровня напряжения, и выпрямителя (с фильтром) на выходе трансформатора.

3. В чем отличие между однотактным и двухтактным преобразователями?

Ответ: Основное отличие между однотактными и двухтактными преобразователями заключается в том, как они передают энергию из сети постоянного тока в нагрузку: в однотактных преобразователях энергия передается в нагрузку только в течение одного из двух тактов работы преобразователя, в то время как двухтактные преобразователи передают энергию в нагрузку в течение обоих тактов работы преобразователя.

Помимо этого, к достоинствам двухтактных преобразователей по отношению к однотактным преобразователям следует отнести меньшие габариты фильтра нижних частот, так как в двухтактных ФНЧ работает на удвоенной частоте.

4. Каково соотношение между частотой изменения пилообразного напряжения, подаваемого на вход компаратора схемы управления и частотой пульсации выходного напряжения преобразователя?

Ответ: Частота пульсаций выходного напряжения преобразователя обычно равна или кратна частоте изменения пилообразного напряжения, подаваемого на вход компаратора. Это связано с тем, что пилообразное напряжение обычно используется для управления ключевыми элементами преобразователя, которые, в свою очередь, определяют частоту пульсаций выходного напряжения

5. Как зависит стабильность выходного напряжения преобразователя от амплитудного значения пилообразного напряжения, подаваемого на вход широтно-импульсного модулятора (компаратора)?

Ответ: когда амплитуда пилообразного напряжения увеличивается, стабильность выходного напряжения преобразователя уменьшается.

6. В каких пределах может меняться напряжение, подаваемое на затвор транзистора DNMOS, при котором обеспечивается надежный перевод полевого транзистора в режим насыщения?

Ответ: в пределах от 7 до 16 В

7. Каковы достоинства и недостатки рассматриваемого двухтактного преобразователя по сравнению с двухфазным однотактным преобразователем с прямым включением диода?

Ответ:

Достоинства двухтактного преобразователя:

• Меньшие габариты фильтра нижних частот, так как в двухтактных преобразователях фильтр нижних частот работает на удвоенной частоте.

Недостатки двухтактного преобразователя:

• Возможно появление одностороннего намагничивания материала магнитопровода трансформатора, для исключения которого приходится существенно усложнять схему управления.

Достоинства двухфазного однотактного преобразователя:

• Частота изменения напряжения на входе фильтра нижних частот такая же, как и в двухтактных преобразователях.

Недостатки двухфазного однотактного преобразователя:

• Вместо одного трансформатора, как это имеет место в двухтактных преобразователях, требуется установка двух трансформаторов с большей суммарной габаритной мощностью.

8. Почему рассматриваемый двухтактный преобразователь, как правило, не применяется при достаточно высоких значениях (несколько сот вольт) напряжения источника питания?

Ответ: Двухтактные преобразователи, как правило, не применяются при высоких значениях напряжения источника питания по нескольким причинам:

1. Сквозные токи: В двухтактных преобразователях могут возникать сквозные токи, когда оба транзистора открываются одновременно, что приводит к риску короткого замыкания источника питания. Это может быть особенно проблематично при высоких напряжениях.

2. Потери на коммутацию: при высоких напряжениях потери на коммутацию могут быть значительными, что снижает эффективность преобразователя.

3. Сложность управления: для предотвращения одновременного открытия обоих транзисторов и возникновения сквозных токов необходима сложная схема управления с задержкой.

4. Проблемы с магнитопроводом: В двухтактных преобразователях может возникнуть проблема одностороннего намагничивания материала магнитопровода трансформатора.

9. В чем смысл перевода работы преобразователя с частот в несколько десятков кГц на частоты в несколько сотен кГц?

Ответ: Перевод работы преобразователя на более высокие частоты (с десятков кГц на сотни кГц) имеет несколько преимуществ:

1. Уменьшение размера компонентов: при более высоких частотах индуктивные и емкостные элементы преобразователя могут быть меньше, что приводит к уменьшению размера самого преобразователя.

2. Улучшение эффективности: более высокие частоты могут улучшить эффективность преобразования энергии, особенно в преобразователях с индуктивными накопителями энергии.

3. Более точное управление: более высокие частоты могут обеспечить более точное и гибкое управление процессом преобразования энергии.

Однако, стоит отметить, что переход на более высокие частоты также может привести к увеличению потерь из-за коммутации и может потребовать более сложных схем управления 

9. В чем отличие относительной длительности включенного состояния транзистора преобразователя γ от D?

Ответ: Относительная длительность включенного состояния транзистора преобразователя обозначается как γ и D, но они определены по-разному:

• γ определяется как отношение времени включения транзистора (t_И) к общему периоду (Т), то есть γ = t_И/Т. Это относительная длительность включенного состояния транзистора в течение полного цикла.

• D определяется как отношение времени включения транзистора (t_И) к половине общего периода (0.5Т), то есть D = t_И/0.5Т. Это относительная длительность включенного состояния транзистора в течение половины цикла.

Отсюда следует вывод, что значение D будет в два раза больше значения γ для одного и того же времени включения транзистора.

9. От чего зависит переход преобразователя из режима безразрывных токов выходного дросселя в режим разрывных токов?

Ответ: Переход преобразователя из режима безразрывных токов выходного дросселя в режим разрывных токов зависит от величины тока нагрузки.

Когда ток нагрузки уменьшается до определенного минимального значения (I_{Н МИН}), преобразователь переходит в режим разрывных токов дросселя. Это минимальное значение тока нагрузки можно определить косвенно с помощью осциллографа, отслеживая форму кривой тока стока транзистора VT2. При переходе в режим разрывных токов дросселя ток стока транзистора VT2 начинает нарастать с нулевого значения.

9. От чего зависит значение внутреннего сопротивления r_i стабилизирующего преобразователя?

Ответ: Внутреннее сопротивление r_i стабилизирующего преобразователя зависит от ΔU_ВЫХ (разность между максимальным и минимальным значениями показаний вольтметра) и ΔI_Н (разность между максимальным и минимальным значениями тока нагрузки)