Общие сведения. Тема 2.8 Полупроводниковые инверторы и преобразователи напряжения

Тема 2.8 Полупроводниковые инверторы и преобразователи напряжения

Дополнительный материал к лекции 23 для самостоятельной работы

Двухтактные инверторы на транзисторах

Однотактные инверторы

Общие сведения

ТЕМА 2.8 Полупроводниковые инверторы и преобразователи напряжения

План (логика) изложения материала

Лекция 23

Экспресс - проверка знаний пройденного материала:

1 Нарисуйте схему простейшего стабилизатора переменного напряжения.

2 Нарисуйте принципиальную схему стабилизатора тока на ИМС.

3 Нарисуйте структурную схему непрерывно – импульсного стабилизатора

напряжения.

4 Нарисуйте структурную электрическую схему стабилизатора напряжения с

регулирующим элементом в цепи переменного тока

5 Нарисуйте электрическую функциональную схему стабилизатора напряжения с

тиристорным регулирующим элементом в цепи переменного тока

6 Нарисуйте структурную схему стабилизатора постоянного напряже­ния с двумя

регулирующими элементами

7 Нарисуйте структурную электрическую схему стабилизатора тока

8 Нарисуйте электрическую схему компенсационного стабилизатора тока

9 Нарисуйте принципиальную схему стабилизатора тока на ИМС

10 Напишите ключевые слова к теме лекции 22.

После изучения лекции 23 студент должен знать: принцип работы транзисторных инверторов и преобразователей и их характеристики.

Уметь: пояснить работу транзисторных инверторов и преобразователей, а также уметь произвести выбор элементов транзисторных схем инвертора.

Часто необходимо преобразовать постоянное напряжение одной величины в постоянное или переменное напряжение другой величины. Эта необходимость возникает, например, в том случае, когда в качестве источников электропитания служит аккумулятор, термогенераторы, атомные и солнечные батареи, т.е. источники чаще всего используемые для питания переносной и передвижной радиоаппаратуры.

Функциональным узлом, осуществляющим преобразование электрической энергии постоянного напряжения (тока), т.е. реализующим функцию инвертирования, является инвертор. Источники вторичного электропитания представляет собой преобразователи - устройства, преобразующие параметры электрической энергии, генерируемой средствами первичного электропитания. В состав преобразователя могут входить выпрямители, фильтры, инверторы, различные защитные и вспомогательные устройства. Однако в инженерной практике под преобразованием подразумевается, как правило, инвертор со

вспомогательными элементами. Упрощенные структурные схемы преобразователей напряжения приведены на рисунке 2.69.

Соединение выпрямителя и инвертора в различной последовательности позволяет реализовать преобразователь напряжения или частоты.

Полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения ППН - полупроводниковый преобразователь электроэнергии, осуществляющий изменение значения постоянного напряжения.

В качестве примера реализации ППН рассмотри двухзвенный полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения ( рисунок 2.69,а) – полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения, осуществляющий сначала инвертирование постоянного напряжения, а затем- выпрямление переменного напряжения.

а- преобразование уровня постоянного напряжения;

б- преобразование частоты с последующим выпрямления

Рисунок 2.69 – Упрощенные структурные схемы ИВЭП

Полупроводниковый преобразователь частоты ППЧ - полупроводниковый преобразователь, осуществляющий преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.

Примером реализации ППЧ является двухзвенным полупроводниковым преобразованием частоты (двухзвенный преобразователь частоты) -

полупроводниковый преобразователь частоты, осуществляющий сначала выпрямление переменного тока, а затем инвертирование постоянного тока

(рисунок 2.69,б). Для получения выпрямленного напряжения после инвертора используется выпрямитель. Такое устройство представляет собой основу ИВЭП с БТВ.

Большое значение имеет возможность управления выходными параметрами преобразователями. Это позволяет совместить функции

инвертирования и регулирования (стабилизации) в одном элементе схемы, исключив из ИВЭП отдельный стабилизатор.

Основные классификационные признаки преобразователей и инверторов - по характеру процессов в силовой цепи:

- инверторы напряжения (напряжение на входе инвертора

неизменно);

- инвертор тока (ток на входе инвертора неизменен);

- резонансные инверторы.

По способу управления:

- с самовозбуждением (автогенераторы);

- независимым (внешним) возбуждением (усилители мощности.

По схемному построению:

- однофазные и многофазные;

- однотактные и двухтактные (с отводом от средней точки первичной обмотки трансформатора).

По типу элементной базы:

- транзисторные;

- тиристорные.

Однофазные транзисторные инверторы выполняются по следующим основным схемам - однотактные: с обратным включением выпрямительного диода (обратноходовой), прямым включением выпрямительного диода

(прямоходовой) и размагничивающей обмоткой; - двухтактные: с отводом от средней точки первичной обмотки силового трансформатора, мостовой и полумостовой.

Эти устройства могут работать в режиме автогенератора

(с самовозбуждением) при мощностях от единиц до десятков вольт-ампер, в режиме усилителя мощности (с независимым возбуждением) при мощностях десятки и сотни вольт-ампер.

В автогенераторах малой мощности (доли, единицы вольт-ампер) формируется режим, при котором коммутация обеспечивается за счет насыщения силового трансформатора. При увеличении мощности преобразователя этот режим приводит к росту потерь и снижению КПД. Поэтому в инверторах с выходной мощностью свыше нескольких десятков вольт-ампер для обеспечения коммутации силовых ключей применяются в цепи управления специальный маломощный насыщающий трансформатор или насыщающийся дроссель.

Повышение частоты позволяет значительно уменьшить типоразмеры трансформаторов, индуктивность дросселей и емкость конденсаторов сглаживающих фильтров, а следовательно, их массу и объем. Обеспечении.

миниатюризации ИВЭП способствует также низкий уровень потерь мощности инвертора, благодаря ключевому режиму работы силовых элементов. Это позволяет получить высокий КПД и применять небольшие теплоотводы.

Таким образом, использование инвертора (силовые элементы которого работают в ключевом режиме на повышенных частотах преобразования энергии) позволяет не только обеспечить необходимый уровень напряжения, но и значительно улучшить удельные показатели ИВЭП по массе и объему.

Дата добавления: 2014-01-04