Сергеев А.Я.

Электропреобразовательные устройства (эпу).

Конспект лекций.

2010год

1. Общие соображения.

1.1 Предварительные замечания.

Основная цель ЭПУ – преобразовывать один вид напряжения в другой. При этом возникают следующие задачи:

• преобразование переменного напряжения в переменное с другой амплитудой – для этих целей используются трансформаторы.

• преобразование переменного напряжения в постоянное – выпрямители.

• преобразование постоянного напряжения в переменное – инверторы.

• преобразование постоянного напряжения в постоянное – конверторы.

• преобразование переменного напряжения в переменное напряжение другой частоты – преобразователи частоты.

Самое широкое применение ЭПУ находят при построении вторичных источников питания (ИП). К основным, помимо перечисленных, относятся также еще и такие функциональные узлы, как фильтры и стабилизаторы.

В классическом варианте схема ИП выглядит следующим образом:

В схеме на рис. 1 при наиболее используемых схемах вторичных источников питания (первичный ИП – сеть 220В, 50 Гц), необходимо наличие дорогостоящего низкочастотного трансформатора, имеющего большие габариты и массу.

В связи с этим чаще используют схему, принцип построения которой представлен на рис. 2:

Данная схема (содержащая в своем составе все перечисленные функциональные узлы), является более сложной, но на практике, вследствие меньших габаритов за счет использования высокочастотного трансформатора вместо низкочастотного, находит все большее применение.

1.2 Параметры, характеризующие ЭПУ (на примере вторичных ИП).

Любое ЭПУ можно рассматривать как некий функциональный узел, характеризующийся обладающий входными и выходными параметрами (данными):

Например, если это вторичный источник питания, то основные выходные данные – напряжение U₀ (см. рис. 4.4) и выходной ток I₀, которые определяют выходную мощность P₀=I₀U₀ и сопротивление нагрузки R_н=U₀ /I₀.

Помимо перечисленных выходных параметров, важную роль играют качественные показатели источника питания:

• в первую очередь это коэффициент пульсаций

где U₁ – амплитуда максимальной (первой) гармоники, содержащейся в выпрямленном напряжении.

Кроме того, важны:

• коэффициент нестабильности выходного напряжения (см. рис. 4.4)

• КПД источника питания

который, в основном, определяет его габариты и массу,

• надежность источника питания, характеризующаяся временем наработки на отказ и, в частности, способностью источника питания сопротивляться внештатным режимам, например не выходить из строя при коротком замыкании или холостом ходе,

• возможность его бесперебойной работы при кратковременном отключении входного сигнала.

В качестве входного чаще всего используют однофазный (или трехфазный) синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц (от первичного ИП).

Исходя из этих характеристик строится функциональная схема ЭПУ (вторичного ИП).