Преобразователь частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией.
Преобразователи частоты с мнимым звеном постоянного тока. По способу коммутации (способ обеспечения выключения тиристора):
с естественной коммутацией
с искусственной коммутацией
Силовая часть преобразователя такого вида – обычно встречно-параллельное включение тиристоров.
Преобразователи
частоты с естественной коммутацией
способны понижать частоту первичной
цепи (
).
Рисунок 1
Тиристоры VS1…VS6 объединены в катодную и анодную группы.
Катодная группа формирует положительную часть импульсов, анодная – отрицательную.
Недостаток – только фиксированное значение частоты.
Тиристоры VS1…VS6 объединены в катодную и анодную группы.
Катодная группа формирует положительную часть импульсов, анодная – отрицательную.
Недостаток – только фиксированное значение частоты; схема работает только на понижение частоты.
Достоинства: небольшие массогабаритные свойства, простота схемы (2 группы по m тиристоров).
Преобразователь частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией
Схема с искусственной коммутацией
Рисунок 1
Для обеспечения
работы инвертора как в положительных,
так и в отрицательных направлениях
(полупериодах), применяется
встречно-параллельное включение
тиристоров в каждом плече. При положительном
полупериоде будут проводить тиристоры
и
,
при отрицательном –
и
соответственно. Конденсатор
обеспечивает принудительное выключение
тиристоров, за счёт того, что на нём
формируется обратное напряжение.
Например действует положительная полуволна и открыт тиристор , конденсатор при этом заряжается с полярностью «-». Как только мы включим , конденсатор разряжается через и .
Достоинства схемы: появляется возможность повышения частоты. Недостаток: наличие двух обмоток.
Общая структура импульсного источника питания.
Выработка напряжения на высокой частоте, значительно превышающей 50 Гц. В определённом смысле ИИП является преобразователем частоты. Преимущества таких источников питания обусловлено именно ключевым режимом работы силовых транзисторов на высокой частоте.
Ключевой режим означает то, что большую часть времени каждый транзистор находится либо в области насыщения (Uкэ 0), либо в режиме отсечки (Iк 0). При этом зону традиционную для транзисторов (линейную) он проходит очень быстро (за малое время переключения). Из этого следует, что рассеиваемая мощность на транзисторе P = Uкэ Iк 0. Следовательно размеры транзисторов могут быть небольшие. Высокая частота – малые размеры нагрузочного трансформатора.
Достоинства ИП: малые габариты и масса, более высокий КПД. Недостатки: сложность схемы, многокаскадность (связано с неоднократными преобразованиями), появляются высокочастотные помехи, несколько увеличивается пульсация выходного напряжения.
Характеристики |
Импульсный источник питания |
Линейный источник питания |
КПД, % |
70…80 |
30…50 |
Удельная мощность, Вт/дм3 |
140…200 |
30…40 |
Время удержания выходного напряжения, ms |
20-30 |
2-3 |
Нестабильность выходного напряжения, % |
0,05…0,1 |
0,01…0,05 |
Напряжение пульсаций, мВ |
20…50 |
2…5 |
Основные функциональные части импульсного источника питания
входной помехоподавляющий фильтр (может отсутствовать)
сетевой выпрямитель со сглаживающим фильтром
ключевой преобразователь (инвертор DC/AC) с импульсным трансформатором и схемой управления
цепи вторичных напряжений (при необходимости выпрямитель), сглаживающие фильтры – эти цепи не имеют гальванической связи с сетью
Рисунок 1 – Безтрансформаторная схема
Рисунок 2
Первая часть – сетевой фильтр. Строится в виде пассивного LC-фильтра. Может отсутствовать. Рисунок 3
Сетевой выпрямитель (включает RC-фильтр). Резисторы служат для защиты диодного моста (1…50 Ом, мощность рассеивания ~ единиц Вт). Конденсатор Cф (электролитический, 100…470 мкФ х 330… В), повышение ёмкости повышает время удержания выходного напряжения при пропадании входного. Конденсатор Cф' (керамический, ёмкостью в 1000 и более раз меньше) шунтирует высокочастотные токи, порождаемые ВЧ-инвертором, защищая электролитический Сф.