Инвертирующий преобразователь

15.

16. В нём дроссель подключен параллельно источнику и нагрузке. Когда ключ S замкнут, ток от источника течёт через дроссель и быстро растёт. Когда ключ размыкается, ток продолжает течь через нагрузку R и диод D. ЭДС самоиндукции дросселя приложена в обратную сторону, по сравнению с напряжением источника. Поэтому напряжение к нагрузке также приложено в обратном направлении. Когда ключ S замкнут — диод D закрывается, а нагрузка питается зарядом конденсатора C^[5].

17. Во всех трёх схемах диод D может быть заменён на ключ^[6], замыкаемый в противофазе к основному ключу. Во многих случаях, особенно в низковольтных стабилизаторах, это позволяет увеличить КПД. Такую схему называют синхронным выпрямителем см. синхронное выпрямление (англ.)

4. Инве́ртор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток^[1] с изменением величины частоты и/илинапряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Однофазные инверторы

Инвертор автомобильный^[2]. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12В) в переменное напряжение бытовой электросети (220В).

Синусоида, снятая в сети 220. Верхушки срезаны из-за большого числа импульсных преобразователей

Модифицированный синус, снятый с ИБП, работающего от аккумулятора

Существуют несколько групп инверторов, которые различаются по стоимости примерно в 15 раз:

· Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.

· Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса

Для подавляющего большинства бытовых приборов допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры. Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

· Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.

· Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.

· Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.

Трёхфазные инверторы

Тиристорный (GTO) тяговый преобразователь по схеме «Ларионов-звезда»

Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.

Высокомощные трёхфазные инверторы применяются в тяговых преобразователях в электроприводе локомотивов,теплоходов, троллейбусов (например, АКСМ-321), трамваев, прокатных станов, буровых вышек, в индукторах (установки индукционного нагрева^[3]).

На рисунке приведена схема тиристорного тягового преобразователя по схеме «Ларионов-звезда». Теоретически возможна и другая разновидность схемы Ларионова «Ларионов-треугольник», но она имеет другие характеристики (эквивалентное внутреннее активное сопротивление, потери в меди и др.).

5. Зависимые инверторы

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей её в сеть переменного тока, то есть осуществляют преобразование, обратное выпрямителю.

6. Регуляторами переменного напряжения в силовой электронике называются преобразователи переменного напряжения в переменное же напряжение той же частоты, но с регулируемой величиной напряжения. Они позволяют плавно, бесконтактно, быстро изменять переменное напряжение на нагрузке в отличие от громоздких, инерционных традиционных устройств его регулирования на основе трансформаторов с переключением отводов, автотрансформаторов, управляемых реактивных балластных сопротивлений (реакторов, конденсаторов).

Можно выделить следующие типы регуляторов переменного напряжения.

1. С фазовым способом регулирования переменного напряжения и естественной коммутацией. Эти регуляторы выполняются на вентилях с неполным управлением (тиристорах), и поэтому они самые простые и дешевые, но имеют пониженное качество выходного напряжения и потребляемого из сети тока.

2. По принципу вольтодобавки, когда последовательно с источником переменного входного напряжения вводится дополнительное напряжение, так что напряжение на нагрузке определяется векторной суммой двух указанных напряжений. Напряжение вольтодобавки, как правило, вводится с помощью трансформатора. Возможны две разновидности устройств вольтодобавки. В первом варианте устройство пропускает через себя активную и реактивную мощности, создаваемые от взаимодействия напряжения вольтодобавки с током нагрузки. Во втором варианте устройство вольтодобавки пропускает через себя только реактивную мощность, что уменьшает потери в нем и не требует для его питания источника активной мощности. Первый вариант устройств может быть выполнен на вентилях с неполным управлением и используется при небольшом диапазоне регулирования напряжения на нагрузке.

Второй вариант устройств выполняется на вентилях с полным управлением.

3. С широтно-импульсными способами регулирования переменного напряжения. Эти регуляторы выполняются на вентилях с полным управлением, они более сложные и дорогие, чем первые два типа, но могут обеспечивать высокое качество выходного напряжения и потребляемого тока во всем диапазоне регулирования.

4. С управляемым высокочастотным обменом энергией между накопительными элементами. Они позволяют в бестрансформаторном варианте получать выходное напряжение как больше, так и меньше входного при высоком качестве выходного напряжения и потребляемого из сети тока. Такие регуляторы предназначены в первую очередь для питания ответственных электропотребителей.

7. Преобразователи частоты

1) в электротехнике — устройство для изменения частоты электрического напряжения (тока). Применяется в системах питания регулируемого электропривода и магнитных усилителей, для согласования двух или более систем переменного тока с различной частотой и т.д. Различают П. ч. статические (ПС), электромашинные (ПЧМ) и комбинированные. ПС разделяют в свою очередь на электромагнитные (ПЧЭ) и вентильные (ПЧВ).

Действие ПЧЭ основано на изменении формы переменного синусоидального напряжения при помощи магнитных нелинейных элементов, например дросселей и трансформаторов с насыщающимися сердечниками, с последующим выделением составляющей напряжения требуемой частоты. ПЧЭ служат делителями и умножителями частоты; кпд ПЧЭ 70—80%. В ПЧВ в качестве вентилей обычно применяют транзисторы и тиристоры, сменившие тиратроны и ртутные вентили. Транзисторные ПС используют в основном в радиотехнических устройствах, их мощность до 2—3 ква. Тиристорные ПС бывают трёх типов: с непосредственной связью, с промежуточным звеном постоянного тока и с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты. ПС с непосредственной связью (к числу которых можно отнести и выпрямители тока (См. Выпрямитель тока)) применяют в мощных промышленных электроприводах переменного тока, электроприводах переменного тока автономных энергосистем с генераторами повышенной частоты, в устройствах централизованного электроснабжения пассажирских поездов. Кпд таких ПС достигает 95—98%. ПС с промежуточным звеном постоянного тока представляет собой двухзвенный П. ч., во входном звене которого установлен выпрямитель, а в выходном — автономный Инвертор. Такие ПС применяют в промышленных и тяговых электроприводах переменного тока мощностью до 3—5 Мва, когда требуется плавное регулирование частоты и напряжения. Их кпд несколько ниже, чем у предыдущих. Менее распространены ПС с промежуточным звеном с повышенной по сравнению с питающей частотой. В таких ПС во входном звене установлен автономный инвертор, а в выходном — ПС с непосредственной связью. К промежуточным шинам переменного тока могут подключаться потребители электроэнергии, работающие на повышенной частоте. Кпд ПС этого типа ниже, чем кпд ПС с промежуточным звеном постоянного тока.

ПЧМ конструктивно могут выполняться в двух вариантах: двухмашинном и одномашинном. В двухмашинном ПЧМ обычно применяют сочетание приводного электродвигателя и генератора переменного или постоянного тока (см. Двигатель-генераторный агрегат). Двухмашинные ПЧМ с синхронным генератором тока с частотой от 50 до 400 гц применяют в автономных энергосистемах; их кпд достигает 85%, мощность от 30 до 800 ква. ПЧМ могут также выполняться в виде одной электрической машины с общим якорем (см. Одноякорный преобразователь).

8. Стабилизирующий источник питания — устройство, предназначенное для обеспечения различных устройств стабильным электрическим питанием.

9. Системы бесперебойного электропитания -- устройства, основной задачей которых является удержание параметров питающего напряжения большой группы оборудования в заданных пределах при отклонениях параметров напряжения электрической сети и, как следствие, защита электронных приборов по цепи питания. Параметрами, заслуживающими отдельного рассмотрения, являются частота и форма питающего напряжения. Снижение частоты приводит к потерям при передаче электроэнергии (понижение частоты в сети на 0,1% приводит к потере 10% мощности). Отклонение формы напряжения от синусоидальной также вызывает потери. Мы становимся свидетелями снижения частоты до критической нижней отметки, ниже которой ситуация в сетях становится катастрофической. Процессы отключения при таких авариях становятся неуправляемыми, т.к. отключаются большие группы потребителей и неизвестно на каком из них рассеется огромная энергия запасенная в сети. Потери возникают как по вине коммунальных служб, так и по вине потребителей. Уменьшить потери и, соответственно, издержки потребителю позволяет применение отдельных ИБП или систем гарантированного электропитания.

Дата добавления: 2015-05-06