Тема 5.4. Преобразователи с бестрансформаторным входом в сетевых источниках электропитания (1 час)
В ИВЭП с бестрансформаторным входом используется повышенная рабочая частота в инверторах и фильтрах, а стабилизация выходного напряжения реализуется в инверторах методом ШИМ, что позволяет значительно снизить масса – габаритные показатели.
Широкое применение в рассматриваемых ИВЭП получила схема полумостового регулируемого инвертора (рис. 5.10). В ней совмещены функции промежуточного повышения частоты, импульсного регулирования напряжения и гальванической развязки входных и выходных цепей. Эти функции реализуются поочередным отпиранием транзисторов широтно-модулированным сигналом, длительность которого не превышает полупериода. На выходе транзисторов получается двухполярный широтно-модулированный сигнал повышенной частоты, который затем трансформируется, выпрямляется и фильтруется LC – фильтром.
Рис. 5.10. Функциональная схема ИВЭП с бестрансформаторным входом на основе полумостового преобразователя
Другой вариант построения сетевых ИВЭП с бестрансформаторным входом состоит в использовании одноключевых трансформаторных импульсных регуляторов (рис.5.11). В первой схеме этапы накопления энергии и передачи ее в нагрузку разделены по времени, а во второй – на этапе накопления энергии осуществляется подзаряд выходного дросселя, а затем на этапе отдачи энергии накопленная в поле трансформатора энергия возвращается во входной трансформатор.
Рис. 5.11. Функциональные схемы ИВЭП с бестрансформаторным входом на основе одноключевых импульсных регуляторов с трансформаторной связью
Достоинством данных схем является их построение на одном силовом транзисторе, однако напряжение на транзисторе превышает амплитудное напряжение питающей сети (это недостаток).
Требования к элементной базе. Силовые транзисторы должны быть высоковольтными и высокочастотными (Uкэ max доп >350…400 В или Uкэ max доп>750…800 В – в зависимости от типа силового каскада; частота 50 – 100 кГц и выше ).
Выпрямительные диоды также должны быть высокочастотными (f ≥ 50…100 кГц) с малым временем установления tуст и временем восстановления обратного сопротивления tвост.
В современных ИВЭП применяются транзисторы 2Т809 и др., КТ812 и др.; диоды 29212 и др.; интегральные схемы К140, КР 140 – операционные усилители; стабилизаторы серии К142 и др.; конденсаторы К50, К53; при частотах преобразователя свыше 100 кГц – типов КМ, К10-17 и др.; дроссели на ферритах и молибденовых пермаллоях; трансформаторы типа ТПр мощностью до 200 Вт (для преобразователей на частоте до 20 кГц).
Лекция 18. Раздел 6. Устройства непосредственного преобразования различных видов энергии в электрическую энергию постоянного тока (2 часа)
К устройствам непосредственного преобразования энергии различного рода в электрическую энергию постоянного тока относятся :
Гальванические элементы, преобразующие химическую энергию в электрическую;
Аккумуляторы, также преобразующие химическую энергию в электрическую, однако в отличие от гальванического элемента способность аккумулятора отдавать электрическую энергию может быть восстановлена путем его заряда от постороннего источника электрической энергии;
Термоэлектрические преобразователи, в которых тепловая энергия непосредственно преобразуется в электрическую;
Фотоэлектрические преобразователи (солнечные батареи), в которых энергия светового потока преобразуется в электрическую;
Атомные батареи, в которых энергия внутриатомного распада преобразуется в электрическую;
Топливные элементы, преобразующие химическую энергию топлива в электрическую.