Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



ния с выходов которых поступают на задающий генератор, усилитель сигнала ошибки, буферный усилитель .и предварительные каскады выходного коммутатора.

Задающий генератор выполнен на однопереходном транзисторе Т\. С помощью переменного резистора R2 выставляется точное значение частоты. Для

Сд Cg 1

200,0 =L R ЮГ

т2ЕН2Б

100 с,а X1Ш

12.6 В

12 к

К„ 5,1к

10,0

10.0

As KMEHW

1.2к

Ifii-.

5.1k

КТ361Г ? Вгб

КТ816А

К]]з .

{рис. 5.10)

5,1к

ктвт;

810 2Л213А

R30 12

Рис. 5.11. Практическая схема включения дополнительных источников для инвертора на рис. 5.10

повышения стабильности работы генератора его выход подключается к широт-но-импульсному модулятору А2 через буферный усилитель Л,. Сигнал обратной связи с выходного трансформатора выпрямляется выпрямителем Да-Дт и через резистивный делитель Rii подается иа вход 9 усилителя сигнала ошибки Аз. Выходной сигнал с усилителя рассогласования через резистор Rs поступает на вход 10 широтно-импульсного модулятора А2. Сигнал с его выхода

через распределитель импульсов, состоящий из триггера Di, логических схем И-НЕ Dz и предварительного усилителя Оз, поступает на мостовой коммутатор. В диагонали мостового коммутатора формируются прямоугольные импульсы, из которых при noMOHui фильтра выделяется синусоидальное выходное напряжение.

КПД инвертора прн выходной мощности около 40 Вт равен приблизительно 60%. Экспериментальная зависимость выходного напряжения и частоты от температуры ири раз-2Л213А "ь1х входных напряжениях показана на рис. 5.13.

Настройка стабилизаторов Ai,, Л осуществляется иа .холостом ходу с подключенными цепя\!и коррекции Рис. 5.12. Практическая схема полови- le. Сю и R>o, Cis и внешними ре-ны силового коммутатора зистнвпыми делителями /?п, Ri» №

R?.i. Ri2. Для этого необходимо подключить Ai к источнику питания через входной фильтр С», R и Сд. Подбором резистора Rn установить выходное напряжение А равным 12,6 В. Подключить

КТЗОдА 2Д213А

2Д213А

A,i 21

Ai к выходу Ai через фильтр Си, Rn, С12. Подбором резистора Rzi установить выходное напряжение равным 5 В.

Настройка задающего генератора пилообразного напряжения осуществляется резистором /?2.

Настройка обратной связи. Инвертор собирают по схеме, изображенной на рас. 5.10. К выходу Tpi подключают активную нагрузку. Резистор Rs отсоединяют от выхода Лз и подсоединяют к выходу As. Затем подают питание

Щв 115,6

115.1

о-згв f,ru,

/ 2ifB Ш j,21B щ 7

393,5 393,3

и-32В27В il/-2UB

20 30

Ы 50 60 t, "С

20 30 «7 50 601 "С 5)

Рис. 5.13. Экспериментальные зависимости выходного напряжения (а) и частоты (б) инвертора от температуры при различных входных напряжениях

и с помощью резистора R13 устанавливают на выходе Лз напряжение, равное примерно 5 В. Снова подсоединяют резистор Rs и с помощью резисторов R2 и Ri3 устанавливают поминальные выходное напряжение и частоту. Последнюю операцию настройки повторяют при подключенном электровентиляторе.

5.4. Трехфазные инверторы в режиме широтно-импульсного

регулирования

Трехфазные инверторы с произвольными нагрузками но фазам необходимо проектировать с раздельной стабилизацией по каждой фазе. Поэтому проектирование таких инверторов может быть сведено к проектированию однофазных инверторов.

Трехфазные инверторы с равномерной нагрузкой по фазам могут быть выполнены с лучшими удельными характеристиками по сравнению с тремя однофазными. В этом случае находит применение схе.ма трехфазного мостового коммутатора. Дополнительным положительным свойством использования трехфазного коммутатора для си1\г.метричной нагрузки оказывается исключение третьей гар.моникн как « липейно.м, так и в фазном напряжениях во все.м диапазоне регулирования первой гармоники. Однако при этом повышаются требования к точности изготовления элементов силового фильтра.

Функциональная схема инвертора. Варианты функциональной схемы инвертора на базе трехфазного мостового коммутатора аналогичны схемам однофазных инверторов. Во многих практических случаях требуется гальваническое разделение входного и вы-



ходного напряжений, поэтому, как и в однофазных инверторах, необходим трансформатор.

На рис. 5.14 показаны основные варианты функциональной схемы трехфазного инвертора. В схемах на рис. 5.14,а, б трансформатор работает «а основцой частоте. В схеме на рис. 5.14,6 трансформатор работает на повышенной частоте. Этот вариант целесообразно использовать не только как самостоятельный, но и в системах преобразования электричеокой энергии, имеющих трансформатор, от которого может быть получено необходимое напряжение любой частоты.


к- /


Рис. 5.14. Варианты функциональной схемы трехфазного инвертора: а - трансформатор включен перед фильтром; б - трансформатор включен после фильтра; в - трансформатор входит в состав преобразователя постоянного

напряжения в постоянное

(/ - входное напряжение; 2 - нагрузка; 3 - силовой коммутатор инвертора; 4 -трансформатор; 5 - выходной фильтр; б - силовой коммутатор преобразователя; 7 - выпрямитель преобразователя; 4, 6 и 7 - трансформатор постоянного напряжения)

Алгоритм работы силового коммутатора и спектральный состав напряжения на его выходе во всех вариантах функциональной схемы на рис. 5.14 могут быть одинаковыми. На рнс. 5.15 приведена схема трехфазного мостового коммутатора, показаны последовательность работы ключей и эпюры напряжений в различных точках схемы.

Стабилизация амплитуды первой гармоники выходного напряжения осуществляется методом широтно-импульсного регулирования. При этом за период выходного напряжения каждая пара последовательно включенных ключей переключается дважды, а регулирование длительности импульса может осуществляться по любому фронту. В спектральном составе выходного напряжения во

-о--

knt клз

Кп5 кпь\Кп6

кшкп! kni

кпз kntf

Кпб КП5\КП5

к nt

knt\Kn1 Кп1

knit хйз

Кп5 кпв \кп6

кпзл

аст Knz

lFb=:db=F=U

UbcT kni--

kns. kng-

Uabc Ubca и cab

Uab Ubc

JZO.

□LJ

J--L

Рис. 5.15. Схема трехфазного коммутатора (а) и эпюры напряжений в различных точках схемы (б)



воем диапазоне регулирования отсутствуют гармоники, кратные трем. При этом амплитуды первой и пятой гармоник и коэффициент гар.моник лииейного напряжения определяются из следующих соотнощений:

iim-= [4 "Кз sin (р я/6)]/л ; nm = [4/3sin(5prt/6)]/5H;

г.вх = {[Я /р/36 sin [kp л/6)] - 1}0-5.

Выбор параметров выходного фильтра. В тех случаях, когда требуется трехфазный инвертор с равномерной нагрузкой по фазам, стабильным выходным напряжением, гальваническая развязка которого от источника питания не обязательна, но а.мнлитуда выходного напряжения должна превышать максимальное значение напрял<ения питания, мол<но применить схему трехфазного мостового коммутатора с Г-образным 1С-фильтро1м, резонансная частота которого несколько превышает требуемую частоту выходного напряжения.

На рис. 5.16,а показана схема (подключения фильтра и нагрузки к трехфазному ко.ммутатору. Для анализа воспользуемся преобразованной схемой фильтра, приведенной на рис. 5.16,6.

ЛЛг/ /0/4 / /07/; / КЛо/

i 1-1

Нф с 1-1


Рис. 5.16. Схема включения фильтра между трехфазным коммутатором и иа-грузкой (а) и преобразованная схема фильтра с нагрузкой (б) j

Коэффициенты передачи фильтра по первой гармонике в режиме холостого хода и с подключенной активной нагрузкой определяются из соотношений: ,

1Дх.х = 1-«С; (5.16)

(1 /U7)2 = ( 1 LC)2 -f (со LIRf. (5.1?)

Коэффициент жесткости фильтра

= (1 -со LC)I[{ 1 -0)2 LCf -f (0) LlRf\ -К (5.18)

Напряжение на дросселе можно определить с помощью коэффициента передачи

W\ = [(0)2LC) + (0) L/i?)2]/[(l -0)2 LC)2-b (o)L/7?)2]. (5.19)

Отношение установленной мощности к выходной мощности при номинальной нагрузке определим для первой гармоники.

Отнооителыные установленные мощности конденсатора и дросселя:

P*c=-RC\ (5.20>

Я* = (1 + 0)2 72 2) 0)2 LC/0) RC. (5.21 >

Суммарная отнооительная установленная мощность фильтра

Р* =o,RCi\-\-aiLC) + (DL/R.

(5.22)

В формулах (5.16) -(5.22), в первую очередь необходимо определить значение coLC, а затем - L и С.

Необходимое значение произведения индуктивности на емкость фильтра при заданном коэффициенте гармоник выходного напряжения принято определять для холостого хода. Для этого можно построить зависимость Кг=!{ау1С) для различных коэффициентов регулирования, из которой для калдого конкретного случая определяется значение ayLC.

Значение произведения индуктивности на емкость фильтра при заданном коэффициенте гармоник выходного напряжения можно определить, используя коэффициент режекции гармоники входного напрял<ения.

Для напряжения, показанного на рис. 5.15, коэффициент ре-л<екции гармоники

/Сл = 125 sin {kp n/6)/sin {kp 5 п/6). (5.23)

Задавая диапазон регулирования амплитуды первой гармоники, значения произведения индуктивности на емкость фильтра определяем из соотношения ,(5.23).

При. выбранном значении произведения (oLC значение L/C можно определить из условия минимума суммарной относительной мощности фильтра или.из условия максимума коэффициента передачи первой гармоники по напряжению (условие максимума напряжения на конденсаторе). Результаты анализа приведены в табл. 5.2.

С помощью фильтра, собственная резонансная частота которого близка к частоте основной гармоники, молшо повышать входное напряление. Это позволяет в некоторых случаях при согласовании питающего и выходного напряжений исключить трансформатор или использовать готовый. В качестве примера рассмотрим вариант определения пара.метров фильтра маломощного инвертора при заданном входном напряжении.

Пример 5.3. Дано: /л = 40 В; /=1кГц; /?ф = 30 Ом: 0 = = 24-:-30 В. Требуется выбрать параметры фильтра.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [33] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46


0.0435