24 Инверторы: назначение, область применения. Принципы построения. Методы технической реализации.
Инверторы напряжения. (DC\AC)
Устройство преобразуещее напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Применение обусловленно недостаточной надеждностью сетей переменного тока. Данное устройство ослабляет зависимоость от питающей сети. Именно через них подключают аккумуляторные батареи. Может использоваться как промежуточное звено цепи преобразователя
Функциональная схема инвертора.
MS-система коммутации Т – трансформатора Ф – сглаживающий фильтр СУ – система управления.
Работа инвертора основана на переключении источника постоянного напряжения с целью преодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения задаётся сигналами управления, формируется управляющей схемой.
Модуль переключения MS преобразует напряжение постоянного тока источника энергии Е в знакопеременное напряжение прямоугольной формы с регулируемой паузой на нуле.
Трансформатор обеспечивает гальваническую развязку источника энергии и нагрузки, а также согласование уровней напряжения на выходе модуля переключения.
Фильтр (Ф) предназначен для снижения уровня паразитных гармоник в спектре выходного напряжения.
Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии.
Методы технической реализации:
1)Ключи управления должны использовать двухстороннюю проводимость(для этого используют полевые транзисторы)
2) регулирование напряжения изминением коэф. Длительнсти импульса
3)Нарушение симметрии управления порождает побочные продукты с частотой ниже основной(особенно опасно появление постоян. состовляющей)
4) Для получения управляемых режимов работы ключи инвертора и их алгоритмы должны обеспечить следущие режимы передачи энергии
А)прямой режим
Б) короткозамкнутый режим
В) инверторный режим
5) Мгновенная мощность пульсирует с удвоенной частотой, поэтому первичный источник энергии должен обеспечивать работу с пульсирующим и даже знакопеременным токопотреблением.
7 Выпрямительным устройством
или выпрямителем называется статический преобразователь переменного тока в постоянный ток.
Выпрямитель обычно состоит из трёх основных звеньев:
1 Трансформатор преобразует напряжение сети переменного тока в такое, которое необходимо для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя.
2 Вентильное звено преобразует переменный ток в постоянный.
3 Сглаживающий фильтр ослабляет пульсации, т.е. уменьшает переменную составляющую выпрямленного напряжения. Обычно состоит из индуктивностей и ёмкостей.
Т – трансформатор; В – Вентиль; Ф – Сглаживающий фильтр; Н – стабилизатор напряжения.
Основой выпрямителя является полупроводниковый диод.
Классификация выпрямительных устройств:
1) по характеру нагрузки (активное сопротивление, емкостная нагрузка, индуктивная);
2) по режимы работы нагрузки (постоянная и импульсная);
3) по числу фаз (однофазные или многофазные);
4) по числу используемых полупериодов напряжений (1-полупериодные и 2-полупериодные);
5) по количеству раз использования периода вторичной обмотки (однотактные и двухтактные).
Однофазная однополупериодная схема выпрямления:
При чисто активной нагрузке вентиль будет открыт в течение половины периода, когда потенциал на его аноде положителен. Поэтому выпрямленное напряжение в течение этой половины периода будет равно ЭДС вторичной обмотки трансформатора. В течение другой половины периода вентиль закрыт и напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.
Так как в однополупериодной схеме выпрямления вторичная обмотка трансформатора, вентиль и нагрузка соединены последовательно, то в любой момент времени ток нагрузки одновременно является током вторичной обмотки и током вентиля.
Двухполупериодная со средней точкой:
Состоит из трансформатора, вторичная обмотка которого имеет вывод средней точки, и двух вентилей, катоды которых (или аноды) соединены в общей точке.
Принцип действия на примере на активную нагрузку: От сети переменного тока к первичной обмотке трансформатора подводится синусоидальное напряжение. Во вторичных обмотках индуктируются синусоидальные ЭДС. Предположим, в первый полупериод напряжение верхней фазы U21 положительно относительно нулевой точки трансформатора, а напряжение нижней фазы отрицательно. В этом случае потенциал анода первого вентиля будет положительным по отношению к его катоду и через вентиль будет протекать ток от точки 0 по верхней половине вторичной обмотки трансформатора через первый вентиль. Во второй полупериод напряжение фазы U22 будет положительно относительно нулевой точки и будет открыт второй вентиль. Во второй полупериод ток протекает от точки 0 по нижней фазе, через второй вентиль. Таким образом, ток в сопротивлении нагрузки протекает в неизменном направлении и напряжение на выходе выпрямителя постоянно по знаку.
