Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



Таблица 5.2

Функция

Минимум суммарной установленной относительной мощности фильтра

Максимум напряжения иа нагрузке

1/W Wl

P*l РК

[1-cu2LC+,2(co2LC)2].5 (OLC(l+(uLC) 10.5

1-а)2/.С+2(о)1С)2 [lcu2LC+2(cu2LC)2].5

[(02LC/(l-fC02Z.C)].5

[1 -(co2LC)2]>.5

l+coLC.

{P*c + llP*c)biLC

Решение. Принимаем, что при минимальном входном напряжении коэффициент регулирования .равен единице. Тогда при максимальном входном 1напряжении коэффициент регулирования будет достигать минимального значения. Для этих случаев действующее значение выходного напряжения первой гармоники будет равно соответственно:

Уг вы. = 1/б(/з,.„/я;

Уг вых = [2 /6 /вх.макс sin (р.мин Л/6)]/Я.

Так как выходное напряжение стабилизируется, получаем sin (йр.м„н л/6) = t/,.„„„/2 t/B.M3„, = 24/60 = 0,4. Отсюда А;р.мии~0,8.

Определяем .коэффициент режекции гармоники ,

125-0,4

4l/3sin(5&p n/6)/5 1/3/2

57,5.

Принимаем Kn = 56.

Определяем квадрат относительной резонансной частоты фильтра, принимая коэффициент raipMOHHK /Сг = 0,01:

©2 1С = (1 -f 0,01.56/25) (1+0,01.56) « 0.641.

Дальнейший анализ показывает, что фильтр с шЬСОМ не позволяет получить С/л=40 В при t/вхЗО В, так как даже Ux.x = = 1,3. При этом сохраняется заданное качество выходного напряжения во всем диапазоне регулирования.

Для согласования номиналов входного и выходного напряжений с помощью фильтра приходится завышать значение шЬС. 206

Определим необходимое значение коэффициента передачи при минимальном входном напряжении

WY, зых "/(/6 £/в,.„ин) = 40 л/(24 VQ) « 2.2. Пользуясь табл. 5.2, можно получить

cu2LC = (l -1/Т172)о,5 ;0.89.

Далее находим отношение

L/C = 2/?2(i a)2LC) = 2-8,1.103(l-0,89) « 1,78-103 Гн/Ф.

Решая систему

0)2 = 0,89;

L/C = 1.78-103 гц/ф,

получаем

L = [0,89• 1,78 -103/(6,28.1ОЗ)]о.s 6,33 • 10-з Гн

или 1ф = 2,11-10-3 гн;

С = [0.89/1,78-103 (6,28-103)2]0.5 =:354. ю-бф.

Суммарная относительная мощность может быть определена из (5.22):

Р*2 = (О(1 + LC) + LC/CO= 6.28 • 103.90 • 3,54.10-6 -1,89 + + 0,89/6.28 10-3-90-3,54. Ю"» » 4,23.

В некоторых случаях бывает задана нестабильность входного напряжения, а его значение 1МОжет выбираться разработчиком. В качестве примера для этого случая рассмотрим вариант определения параметров фильтра маломощного инвертора.

Пример 5.4. Дано: U = 40 В; /= 1 кГц; ?ф = 30 Ом. Требуется выбрать параметры фильтра ста.билизированно.го инвертора и значение 6вх .при его нестабильности ±25% (Л = 0,25).

Решение. Принимаем, что .при минимальном входном напряжении коэффициент регулирования равен единице. Тогда при (максимальном входном напряжении коэффициент регулирования будет достигать минимального значения. Для этих случаев действующее .значение выходного напряжения первой гармоники будет равно соответственно:

51вых = Кё(/,,.м„„/я;

У г вых = [2 /6 (/з,.манс sin (fep.M„H Так как выходное напряжение стабилизируется, получаем sin (р.мии я/6) = (1 - А)/12 (1 + А)1 = 0,75/2 -1,25 = 0,3.

Отсюда йр.мии = 0,6.

Определяем коэффициент режекции гармоники (см. пример 5.1)

Kn =125-0,3 «37.



Определяем квадрат относительной резонансной частоты фильтра, принимая значение коэффициента гармоник (как и в примере 5.3) Кт=0,0\:

coLC; 1/(1+0,01-37) «0,73.

Пользуясь табл. 5.2, определяем отношение L/C для максимального коэффициента передачи:

1/С = 2-8,1-103.0,27 = 4,37-103 Гн/Ф.

Решая систему

(«2 LC = 0,73; L/C = 4,37.103 Гн/Ф,

иолучаем

L = 10,73-4,37-103/(6,28-103)2]0.5 9.10-3Гн или 1ф = 3-10-3 Лн;

С = [0,73/4,37 • 10» (6,28 • 103)2]0 s = 2 -10- ф.

Величина, обратная коэффициенту передачи фильтра по первой гармонике,

1/\ = [1 (0,73)2]0-5 0,633. Минимальное входное напряжение должно быть равно

вх.м„н = я 1 выхД Кб = 3,14 - 40.0,633/К6 « 33 В. Максимальное входное напряжение

вх..маис =У1 umJ2W /б sin (Ар.,„,„ я/6) =

= 3,14• 40• 0,633/2 - 2,45 • 0,3 = 55 В.

Таким образом, входное напряжение .может из.меняться в диапазоне 33-55 В.

Суммарная относительная мощность .может быть определена из (5.22):

P%(x>RC{\ +(o2/C) + (o2LC(u7?C = 6,28-90-2-10-«.l,73 + + 0,73/6,28-103-2-10-« 2,65.

Теперь, пользуясь табл. 5.2, определяем отношение L/C для минимума су.ммарной относительной установленной мощности:

L/C = 8,1-103(1+0,73) « 14-103 Гн/Ф,

Решая систему

[(о2 LC = 0,73; iL/C=14-10зГн/Ф. получаем

L = I0,73/14-103(6,28-103)2]0.5 16-10-» Гн

Lф = 5,33-10-3 Гн; С= [0,73/14-103 (6,28-103)2]0.5 1,14-10-бф.

Величина, обратная коэффициенту передачи фильтра по первой гармонике,

l/W = [i 0,73 + 2(0,73)2]0-5 » 1,16.

Суммарная отнооительная мощность будет равна

P*v = 2соL ? = 2 0)2LC/CORC = 2-0,73/6,28-90 • 1,14• 10-« 2,25.

Макси.мальное входное напряжение

вх.макс =3,14-40-1,16/2-2,45-0,3 л; 100 В.

Схема силового коммутатора маломощного инвертора на такое напряжение может оказаться достаточно сложной. Поэтому при свободном выборе уровня входного напряжения отношение L/C целесообразно выбирать для .максимума коэффициента передачи.

Практическая схема трехфазного инвертора. Напряжение первичного источника равно 24-32 В. Нагрузка - .приборная система: линейное напряжение питания 39-41 В, частота 1000±10 Гц, потребляемая мощность 50 В-А.

Инвертор выполнен по функциональной схеме, изображенной на рис. 5.14,в. На .рис. 5.17 показана принципиальная схе.ма инвертора, а на рис.

.и -ив


Рис. 5.17. Практическая схема стабилизированного трехфазного инвертора



5.18-графики, поясняющие ее работу. Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью трехфазного силового коммутатора. Параметры фильтра определены в примере предыдущего параграфа. Настройка задающего генератора и цепи обратной связи осуществляются так же, как и в однофазном инверторе (ом. § 5.3). В цепи обратной связи использован трехфазный трансформатор с ферритовым сердечником. Экспериментальная зависимость выходного напряжения и частоты от температуры при разных входных напряжениях находится в заданных пределах; КПД инвертора при выходной мощности 57 Вт -не менее 65%.

Равномерность линейных напряжений и их относительная стабильность определяются равенством коэффициентов жесткости фильтра по каждому выходу и взаимным равенством индуктивностей и е.мкостей фильтра.

-TIL

Г- I-I -1

1~1 Г~1

x I П Л.......П ППППППП-П1

х,1 □ I I

Хз=1

V, =:

XI С

1 I-1

XI С

XI E

1 I-1

XI С

"1 1-1

"be

Puc. 5.18. Графики, поясняющие процесс формирования напряжения на выходе силового коммутатора инвертора на рис. 5.17

5.5. Однофазные инверторы в режиме широтно-импульсной

модуляции

Функциональная схема. Однофазные инверторы, в которых амплитуда первой гармоники регулируется методом синусоидальной ШИМ, имеют наиболее сложную схему управления по сравнению с другими типами инверторов.

Функциональная схема однофазного инвертора, работающего в режиме синусоидальной ШИМ, показана на рис. 5.19. Она состоит из задающего генератора ЗГ, делителя частоты на 3, делителя частоты на 32, формирователя синусоидального управления напряжения (ФСН), генератора напряжения Г ПН, компараторов Kl и /Сг, цепей обратной связи ОС, формирователя сигнала УМ, входного фильтра Ф, коммутатора К, выходного фильтра СФ и трансформатора Тр.

ЗГ -

п:32

<РСН

ГПН АЛЛ

Рис. 5.19. Функциональная схема инвертора в режиме ШИМ, в котором стабилизация выходного напряжения осуществляется по среднему значению

На рис. 5.20 приведена другая функциональная схема инвертора. В ней осуществляется дополнительное преобразование энергии. Трансформатор, работающий на повышенной частоте, входит в состав преобразователя постоянного напряжения в постоянное, которое питает коммутатор. Напряжение питания коммутатора определяется уровнем выходного напряжения инвертора, диапазоном изменения входного напряжения и тока нагрузки.


Рис. 5.20. Функциональная схема инвертора в режиме ШИМ, в котором стабилизация выходного напряжения осуществляется по его форме



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


0.0088