Електричні перетворювачі

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

"Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки"

Кафедра захисту інформації

РЕФЕРАТ

на тему:

«ЕЛЕКТРИЧНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ»

МІНСЬК 2009

Інвертор - перетворює постійний струм у змінний.

Конвертор - перетворювач постійної напруги в постійну, але іншого рівня (з проміжним перетворенням вхідної напруги в змінну і трансформацією до потрібного рівня).

Центральною ланкою є перетворювач постійної напруги в змінну.

Застосовують різні схеми таких пристроїв:

- Транзисторні та на електронних лампах;

- Побудовані на транзисторах з насичуючої сердечниками;

- Релаксаційні генератори, тригери, мультивібратори;

- По однотактной, двотактної і мостової схемах;

- Тиристорні прості і мостові схеми (у потужних пристроях).

Проста схема двотактного тиристорного інвертора

Рисунок 1 - проста схема двотактного тиристорного інвертора

Від Т2 надходять імпульси управління в ланцюг тиристорів.

Від постійного джерела напруга надходить на вхід схеми. Воно проходить через на аноди VD.

заряджається до подвійного вхідної напруги. Якщо тепер подати імпульси на VD 2, відразу закривається VD 1, перезаряджається, всі знаки у Т1 поміняються на протилежні і струм потече через VD 2.

Як видно з роботи схеми, на коммутирующей ємності в момент закриття тиристора діє напруга рівне подвоєному напрузі живлення, що є недоліком для схеми.

Його усуває мостова схема тиристорного інвертора.

Мостова схема тиристорного інвертора

Малюнок 2 - Мостова схема тиристорного інвертора

Схема управління відкриває спочатку VD 1 і VD 4, а потім, коли ємність зарядиться до , В цей момент, якщо відкрити інші тиристори, VD 1 і VD 4 миттєво закриються.

У даній схемі на закритих тиристорах діє лише напруга джерела живлення.

Тиристорні випрямлячі є ефективними перспективними інверторами. Застосовуються на значній потужності і використовуються в даний час для заміни електромашинних агрегатів, що перетворюють енергію постійного струму резервних акумуляторних батарей в перемінний струм, в пристроях гарантованого живлення (УДП) апаратури на підприємствах зв'язку.

Перетворювачі постійної напруги

Часто при харчуванні електронних пристроїв ІП є низьковольтними, а для живлення кіл споживання потрібні значні напруги. При цьому вдаються до перетворення напруги. Для цього використовують інвертори та конвертори. Використовуються електромагнітні перетворювачі, віброперетворювачі і статичні перетворювачі на п / п приладах.

Електромагнітні перетворювачі виробляють напругу синусоїдальної форми, в той час як напівпровідникові і віброперетворювачі - напруга прямокутної форми. В даний час є статичні перетворювачі з вихідним напругою по формі близьким до синусоїдальної. Недолік електромагнітного перетворювача: великі габарити і маса. Віброперетворювачі - малопотужні і малонадійні. Тому найбільше застосування знаходять напівпровідникові перетворювачі з малими габаритами і масою, високим ККД і експлуатаційною надійністю.

Побудова перетворювачів на тиристорах і транзисторах слід пов'язувати з величиною живлячих напруг, необхідної потужності, характером зміни навантаження.

Транзисторні перетворювачі напруги

Вони поділяються за способом збудження на 2 типи: з самозбудженням і перетворювачі з посиленням потужності.

Транзистори можуть включатися за схемою з ОЕ, ОК, ПРО, але найбільш широко використовуються включення з ОЕ, так як в цьому випадку реалізується максимальне посилення транзисторів по потужності і тим більше просто досягаються умови самозбудження.

Перетворювачі з самозбудженням виконуються на потужних, до декількох десятків ватів, по однотактним і двотактним схемами. Найпростіша схема однотактного перетворювача є релаксаційний генератор зі зворотним зв'язком.



З зворотним включ. діода.С прямим включ. діода.

При підключенні напруги живлення через резистор на базу транзистора подається спирається потенціал. Транзистор відкривається і крізь первинну обмотку Wк трансформатора протікає струм, який викликає магнітний потік в магнитопроводах транзистора. З'являється при цьому напруга на обмотці Wк трансформується в обмотці зворотного зв'язку Wб, полярність підключення якої така, що вона сприяє отпиранию транзистора. Коли струм колектора досягає свого максимального значення: Ік = Iб * h21е, наростання магнітного потоку припиниться, полярність напруг на обмотках трансформатора змінюється на протилежне і відбувається лавиноподібний процес замикання транзистора. Напруга на вторинній обмотці трансформатора має прямокутну форму.

Полярність підключення силового діода випрямляча на вторинній обмотці трансформатора визначає спосіб передачі енергії в навантаження. Діод відкривається коли закривається транзистор, заряджається конденсатор, який підтримує сталість струму в навантаженні.

При прямому включенні діода передача енергії джерела живлення Uп в навантаження Rн відбувається в період часу tu, коли транзистор і силовий діод VD1 відкриті. У дроселі запасається енергія W = 0,5 * L ф * I н ^ 2 * tu. Конденсатор фільтра, що згладжує CФ при цьому заряджається випрямленою напругою до Uп.

Протягом паузи tп, коли транзистор закритий, ланцюг струму Iн замикається через дросель Lф і блокуючий діод VD2, як і в імпульсному стабілізаторі з послідовним регулюванням.

У однотактний перетворювачах трансформатор працює з підмагнічуванням, для боротьби з яким можна застосовувати сердечник із зарядом. Однак він не підходить при використанні тор. транзистора. У нашому випадку використовується блокуючий конденсатор, який протягом паузи tп разряжаетсячерез обмотку W1, перемагнічівая сердечник струмом розряду.

Ємність Cбл. Вибирається з умови, щоб при максимальному коефіцієнті заповнення φ max тривалість паузи tп була не менше чверті періоду коливального контуру L, Cбл.

Такий перетворювач із зворотним включенням діода забезпечує розв'язку і захист вихідного напруги від перешкод по вхідним шинам харчування.

Транзисторні перетворювачі визначаються за наступними формулами:

U п = U п (I км / 2 I н-W 1 / W 2)

t u = I км * L 1 / U п

tп = IКМ * L 2 / U н * W 2

φ = f п * I км * L 1 / U п = tu / (tu + t п)

Кращі масогабаритні показники мають двотактні перетворювачі зі знижувальним трансформатором.

Трансформатори виконуються на муздрамтеатрі з прямокутною петлею гістерезису. Тут також використовується позитивний ОС. Генератор працює наступним чином. При включенні напруги живлення Uп через неідентичності параметрів один з транзисторів, наприклад VT1, починає відкриватися і його колекторний струм збільшується. Обмотки ОС W б підключені так, що наведене в них ЕРС повністю відкриває транзистор VT1 і закриває транзистор VT2.

Переключення транзисторів починається в момент насичення транзистора. Внаслідок цього наведені у всіх обмотках трансф. Напруження зменшуються до нуля, а потім змінюють свою полярність.

Тепер на базу раніше відкритого транзистора VT1 подається негативна напруга, а на базу раніше закритого транзистора VT 2 надходить позитивна напруга і він починає відкриватися. Цей регенеративний процес формування фронту вихідної напруги протікає дуже швидко. Надалі процеси в схемі повторюються.

Частота перемикання залежить від значення напруги живлення, параметрів трансформатора і транзисторів і розраховуються за формулою: f п = ((U п-U ке нас) * 10000) / 4 * B * s * W к * Sc * Kc.

Такий режим більш економічний, ніж при перемиканні за рахунок граничного струму колектора і робота перетворювача більш стійка.

Такі перетворювачі використовуються як задають генератори для підсилювачів потужності і як автономні малопотужні джерела електроживлення. Основні переваги: ​​простота схеми, а також нечутливість до короткого замикання в ланцюзі навантаження.

Недоліком перетворювача з насичуючої сердечником є наявність викидів колекторного струму в момент перемикання транзисторів, що збільшує втрати а перетворювачі.

Напруга на закритому транзисторі може досягати значення:

U ке m = (2,2: 2,4) Uпmax

дві напруги це сума Uп + ЕРС на непрацюючій обмотці, крім того враховуються викиди напруги під час перемикання. Для зменшення останніх у схему іноді включають шунтуючі діоди.

При перетворенні великих потужностей найбільшого поширення набули перетворювачі з використанням підсилювача потужності. Як задає генератора можна використовувати перетворювачі з самозбудженням. Застосування таких перетворювачів доцільно якщо необхідно забезпечити сталість частоти й напруги на виході, а також незмінність форми кривої змінної напруги при зміні навантаження перетворювача.

У разі високої вхідної напруги застосовують мостові підсилювачі потужності.

Припустимо, в перший напівперіод одночасно працюють транзистори T 1, T 2. У другій T 2, T 3. Напруга харчування прикладається до первинної обмотці транзистора, його полярність змінюється кожен напівперіод. Напруга на закритому транзисторі дорівнює напрузі джерела живлення. Вихідний транзистор працює в ненасиченому режимі, виконується він з матеріалу з непрямокутної петлі гістерезису.

Перетворювачі на тиристорах

Тиристори на відміну від транзисторів мають односторонній управління. Для замикання тиристорів в схемах перетворювачів використовуються реактивні елементи в основному у вигляді комутуючих конденсаторів.

При відмиканні перший тиристора ємність заряджається до напруги 2 U п. При відмиканні другий тиристора напруга конденсатора прикладається у зворотному напрямку до першого транзистору, під дією його він замикається. Конденсатор перезаряджається, і напруга на його обмотках і на первинній обмотці тиристора змінює знак (потенціали показані на схемі у дужках). У наступний напівперіод знову відмикається тиристор T 1 і процес повторюється.

Для забезпечення запирання тиристорів необхідно, щоб енергія комутуючого конденсатора була достатньою для того, щоб в процесі перезаряду зворотна напруга на тиристорах падало досить повільно і встигло б забезпечити відновлення їх замикаючих властивостей.

Недоліком такого інвертора є сильна залежність вихідної напруги від струму навантаження.

Для зменшення впливу характеру і величини навантаження на форму і розмір вихідної напруги застосовують схеми з зворотними діодами, які в свою чергу необхідні для повернення реактивної енергії, накопиченої в індуктивному навантаженні і реактивних комутуючих елементах в джерелі живлення перетворювача.

Джерело живлення з бестрансформаторним входом

Особливістю таких джерел є використання процесу перетворення вхідної напруги з використанням високої частоти.

Відсутність силового транзистора на вході і використання транзісторовна підвищеній частоті істотно покращує масогабаритні характеристики.

Функціональна схема ІПБВ на базі регульованого перетворювача має наступний вигляд:

ВЧФ - перешкоджає проникненню у вхідні ланцюги перешкод від ІПБВ і навпаки.

ВУ - випрямний пристрій,

СФ - згладжує фільтр;

РП - регульований перетворювач;

ЗГ - синхронізуючий ставить генератор;

ГПН - генератор пилоподібного напруги.

Роботу ІПБВ зі стабілізацією вхідної напруги з використанням ШІМ легко уявляти, розглянувши діаграми напруг на окремих ділянках схеми.

З метою спрощення регулювання перетворювач як правило будується за однотактной схемою з забезпеченням рекуперації частини енергії, накопиченої в реактивних елементах на джерело вхідної напруги. На виході перетворювача при напругах 5 - 10В ставлять випрямляч з середньою точкою. З метою зменшення часу комутації силових транзисторів на їх входах застосовують ланцюга забезпечують значне перевищення замикаючого напруги по відношенню до негативного.

ЛІТЕРАТУРА

  1. Іванов-Циганов А.І. Електротехнічні пристрої радіосистем: Підручник. - Вид. 3-є, перероб. і доп.-Мн: Вища школа, 200

  2. Алексєєв О.В., Китаєв В.Є., Шіхін А.Я. Електричні пристрої / Подред. А. Я. Шіхіна: Підручник. - М.: Енергоіздат, 200 - 336 с.

  3. Березін О.К., Костіков В.Г., Шахно В.А. джерела електроживлення радіоелектронної апаратури. - М.: Три Л, 2000. - 400 с.

  4. Шустов М.А. Практична схемотехніка. Джерела живлення і стабілізатори. Кн. 2. - М.: Альтекс а, 2002. -191 С.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
36.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Напівпровідникові перетворювачі
Фотоелектричні перетворювачі
Аналого-цифрові перетворювачі
Цифро-аналогові перетворювачі ЦАП
Первинні вимірювальні перетворювачі в системах безпеки
Компаратори слів перетворювачі кодів та схеми контролю
Електричні навантаження
Електричні машини
Лінійні електричні кола 2
© Усі права захищені
написати до нас