Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
шпоры.asd.docx
Скачиваний:
16
Добавлен:
17.09.2019
Размер:
847.45 Кб
Скачать
  1. Классификация и функции устройств преобразовательной техники.

Преобразовательная техника – раздел электроники, предмет которого – разработка способов и средств преобразования электрической энергии. Реализующие средства – преобразовательная электроника.

Электрическую энергию можно рассматривать как силовую часть (энергетическая составляющая, основная часть – большие токи и напряжения) и информационная составляющая (сигнал, материальный носитель информации).

Преобразование информационного сигнала из неэлектрического в электрическое и наоборот выполняет информационно-преобразовательная техника. Это происходит с изменениями окружающей среды (температура, напряжённость электрического поля), также посредством электрической энергии возможны механические преобразования.

Функции преобразовательной техники:

  1. изменение величины переменных напряжений и тока (трансформаторы)

  2. преобразование переменного тока в постоянный или в однонаправленный пульсирующий (не сглаженный) (выпрямители)

  3. преобразование постоянного тока (или однонаправленного пульсирующего) в переменный (инверторы)

  4. преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты (преобразователи частоты)

  5. изменение числа фаз переменного тока (расщепители фаз)

  6. изменение величины постоянного напряжения (регуляторы, стабилизаторы)

  7. преобразование изменения физических величин в изменения электрических величин (первичные преобразователи, датчики)

  8. преобразование изменения электрических величин в изменения физических величин (исполнительные устройства, актуаторы)

Иногда к преобразовательным устройствам относят коммутаторы (устройство бесконтактного соединения цепей).

Силовые преобразовательные устройства подразделяются на 2 группы (по элементной базе):

  • статические (электромагнитные и вентильные)

  • электромашинные (трансформаторы; агрегаты двигатель-генератор, которые объединены механически)

Статические в свою очередь делятся на:

  • электромагнитные (реле, делители и умножители частоты)

  • вентильные (полупроводниковые элементы, например транзисторы, управляемые тиристоры)

    • управляемые вентили (с управляемым электродом, минимум 3 электрода, тиристоры, транзисторы)

    • неуправляемые вентили (динисторы, диоды)

    • малой мощности (до 1000 Вт)

    • средней мощность ~10 кВт

    • мощные (свыше 10 кВт)

    • 2 режима работы: искусственная коммутация (реализуется только на управляемых вентилях) и естественная коммутация

  1. Источники электропитания. Общая структура и сравнительная характеристика ист вторичного электропитания. Источники электропитания

Делятся на источники первичного электропитания (первичная сеть промышленного тока переменной частоты) и вторичного электропитания (ИВЭП).

Работа ИПЭП обеспечиваются в большинстве своём тепловой энергией, второй вид – батареи (химические, солнечные) и аккумуляторы.

Параметры первичной сети:

  • главный – номинальное значение питающего напряжения

  • нестабильность питающего напряжения (измеряется в относительных единицах)

  • внутреннее сопротивление первичного источника

  • частота питающего напряжения, либо уровень пульсации

  • форма кривой питающего напряжения

  1. DC-AC преобразователи. Мостовые и полумостовые инверторы.

Инвертирование – преобразование постоянного тока (и напряжения) в переменный ток (и напряжение) одно- или многофазный.

Общий принцип инвертирования: поочерёдное подключение к источнику постоянного тока (со сменой полярности на противоположную) к первичной обмотке трансформатора (значительно реже – непосредственно к нагрузке); в результате на обмотке (на нагрузке) появляется переменное напряжение (редко синусоидальной формы, чаще прямоугольной, трапецеидальной и иной формы).

В общем случае, состав инвертора:

  1. ключевые (переключательные) силовые элементы (реализуются транзисторами VT или тиристорами VS)

  2. схемы (цепи) управления силовыми элементами (обеспечивают правильную коммутацию)

  3. силовой трансформатор (его первичная обмотка/обмотки) (преобразует уровень напряжения, обеспечивает электрическую изоляцию вторичных цепей от первичных [гальваническая развязка])

Классификация инверторов:

  • по типу схемы инвертирования:

    • двухтактная схема (схема с выводом средней [нулевой] точки)

      • рисунок 3

    • мостовая схема

      • рисунок 4

      • недостатки – большее число ключей, более сложная схема; достоинство – первичная обмотка используется полностью

    • полумостовая схема

      • рисунок 5

      • устранён один из недостатков мостовой схемы – сложная коммутация, за счёт введения конденсаторов

4,DC-AC преобразователи. Инверторы с само- и независимым возбуждением.

  • по принципу действия

    • с самовозбуждением (инвертор становится автогенератором)

      • рисунок 6

      • ключевой для автогенерации является положительная обратная связь (в данном случае трансформаторная, при этом дополнительные обмотки должны работать в противофазе; частота зависит от скорости переключения ключей, времени нарастания напряжения в обмотках)

    • с независимым возбуждением

      • должны иметь некий дополнительный задающий генератор (это маломощный генератор, поэтому это может быть любая цифровая схема)

      • рисунок 7

Силовые элементы (транзисторы К1 и К2) должны выбираться исходя из максимального напряжения на них.

Максимальное напряжение на силовом элементе должно быть: (m=1 для мостовой схемы, m=2 для двухтактной схемы).

Среднее значение тока через силовой элемент:

Особенности работы инвертора на активную и индуктивную нагрузки

.. индуктивная нагрузка имеет запасённую энергию (электромагнитную), которая препятствует скачкообразному изменению тока. Это значит, что в течение некоторого периода времени эта энергия через уже открывшийся ключевой элемент возвращается в источник питания. Для ускорения передачи этой энергии можно включать шунтирующий диод.

5,DC-AC преобразователи. Специальные (транзисторные, трехфазные) инверторы.

Специальные транзисторные инверторы

Они вырабатывают переменное напряжение, близкое к синусоидальному.

Степень приближения сигнала с синусоидальному оценивается коэффициентом нелинейных искажений:

U – действующее значение сигнала

U1 – действующее значение первой гармоники сигнала

Рисунок 1

До момента времени t1 все транзисторы закрыты, напряжение на нагрузке равно нулю. В момент времени t1 открывается транзистор VT1, при этом ток идёт через всю левую полуобмотку первичной обмотки, напряжение на нагрузке равно: Uн = Uп* w2/(w1’+w1’’). В момент времени t2 открывается транзистор VT3, чтобы ток тёк только через секцию обмотки w1', напряжение на нагрузке: Uн = Uп* w2/w1’. В момент времени t3 транзистор VT3 закрывается (транзистор VT1 всё ещё открыт), напряжение на нагрузке снижается до уровня в момент времени t1. В момент времени t4 закрывается и транзистор VT1. В момент времени t5 отрывается транзистор VT2. Далее всё аналогично предыдущим случаям, но ток идёт по вторичной обмотке в обратном направлении.

К специальным транзисторным инверторам относят также инверторы, выдающие многофазное напряжение.

Общие принципы построения основываются на комбинировании однофазных.

Рисунок 2

Переключение ключей К3, К4 должно отставать по времени от переключения ключей К1, К2 на треть периода синусоидального сигнала, формируемого инвертором.

Параллельное включение нескольких инверторов с соответствующей синхронизацией позволяет получить N-фазное напряжение.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]