Инверторный преобразователь напряжения ИП тока в ~ , выделеного на нагрузке.
Применение: питание ЭПД тока от ИП тока (аккумулятор) в транспортных средствах, для питания бытовых приборов (TV, дрели) от const тока, потребители не имеющие промежуточной сети, для осуществления энергии ветроэлектростанции, погруженных ГЭС, МГД генераторов, солнечных ЭС.
В качестве коммутирующих элементов используют транзисторы и тиристоры. Транзисторные – при малой мощности (до 5 кВт), напряжениях ИП > 500В, инверторы на тиристорах имеют токи до нескольких сотен ампер и коммутируют 2…3 кВ.
Транзисторные ПН
Возможны 2 варианта построения схемы преобразователя:
а) с самовозбуждением (автоколебательный);
б) с внешним возбудителем.
С самовозбуждением.
Рис. 2.8
Транзистор VT1 и VT2 открываются поочередно за счет инверсного действия цепи ПОС, которая образуется базовыми обмотками и . Переключение VT1, VT2 происходит в момент насыщения сердечника трансформатора . Для создания начальных условий возбуждения ПН в цепь базы подается начальное смещение ( ) через , ограничивает ток базы насыщения ( ). Диаграммы тока и напряжения транзисторов инверсны. Переключение VT1, VT2 происходит за малое время, форма близка к прямоугольной. На коллекторе транзистора напряжение соответствует 2–х в пределах вершины. Кроме того, в момент выключения транзистора возникает всплеск напряжения за счет индуктивной реакции и .
Частота выходного напряжения:
,
где – индукционное насыщение (Тл);
– сечение сердечника (см2)
– число витков
Рис. 2.9
При высоких требованиях к стабильности частоты выходного напряжения используют схему с внешним возбуждением, которое осуществляется принудительной коммутацией VT1, VT2 от 2-х фазного генератора импульсов со скважностью =2 и стабильной частотой следования импульсов
КПД транзисторного ПН = 0,95.
КПД увеличивается с увеличением (выходной мощности), с увеличением , уменьшением , уменьшением потерь на перемагничивание , увеличением коэффициента прямоугольности материала сердечника .
Тиристорный преобразователь напряжения
Характерная особенность – наличие реактивных коммутирующих элементов, которые осуществляют включение тиристора. Простейшая схема тиристорного инвертора аналогична схеме ТРН.
Рис. 2.10
На VS1, VS2 подаются импульсы от генератора импульсов ГИ с противофазным выходом, с которых включаются тиристоры. Выключение тиристоров осуществляется с помощью коммутирующего и смежного открытого тиристора, подключающего к запираемому тиристору с напряжением обратной полярности.
ограничивает ток в первичной цепи в момент, когда оба тиристора открыты. Во вторичной обмотке форма выходного напряжения близка к прямоугольной. Магнитопровод трансформатора должен работать при магнитных потоках, исключающих насыщение сердечника. Это особенность преобразователя с внешним возбуждением.
В форме для определения потребного числа витков принимается амплитуда индукции (насыщения).
,
– потребная частота (Гц);
– рабочая амплитуда индукции (Тл);
– сечение сердечника (см2).
Недостатки схемы.
Работа на холостом ходе недопустима из-за больших перенапряжений на элементах схемы.
Внешняя характеристика ПН недостаточно жесткая.
Более совершенная схема ПН содержит дополнительно 2 обратных диода VD1, VD2, через которые в ИП возвращается избыточная реактивная энергия; внешняя характеристика этого ПН более жесткая, допускает режим холостого хода, уменьшает влияние нагрузки на форму . Кроме того еще 2 диода VD3, VD4, отделяющие от обмотки . Это делает работу ПН более устойчивой, так как при случайном заходе трансформатора в режим насыщения не может разрядиться через малое сопротивление обмоток.
Рис. 2.11
Осуществление схемы трехфазных ПН, у которых существенно усложняется С управления.
Рекомендации по выбору транзисторов и тиристоров.
При В и А могут использоваться биполярные или полевые транзисторы.
В и А – оптотиристоры.
В и А – силовые тиристоры.
Для мощных преобразователей (600/24), выполняются на тиристорах, целесообразно использовать мостовую (полумостовую) схему, в которой напряжение на закрытом трансформаторе не меньше напряжения входа , в отличие от рассмотренных, у которых
Рис. 2.12
Пары транзисторов в диагональных плечах работают поочередно.
Схема требует 4 транзистора вместо 2-х и устройство гальванической развязки для каждой пары транзисторов, не имеющих связи между эмиттерами.
В полумостовой схеме вместо одной пары транзисторов используют С (вместо VT3, VT4 – , ).
Недостатки: Емкость и при ≥ 5 кВт оказывается достаточно большой и затрудняет реализацию преобразователя. .
Дата: 2019-04-23, просмотров: 268.