Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



Приведенные соотношения позволяют провести расчет параметров выходного фильтра.

На рис. 5.27 приведена структурная схема программы расчета параметров однозвенного фильтра на ЭВМ. Для расчета элементов фильтра в программу вводятся: допустимое значение коэффи-

vx I г и...т.


Рис. 5.25. Форма входного тока и выходного напряжения фильтра при кг>=1 (а) и kp = 0,6 {б): d=0.001; ш. = 0,35; р = 0,7; sin фн = 0,7071; созфн = 0 7071-

cu2LC=0,1225

циента гармоник на выходе, сопротивление нагрузки, выходная частота, диапазон изменения коэффициента регулирования, число выходных импульсов (деленное на четыре), удельные характеристики конденсаторов и дросселей. Программа позволяет определить параметры фильтра с учетом потерь в дросселе. 218


в/о W 60 so iOOb

практическая схема инвертора. Основные технические данные; входная мощность 250 В-А; выходное напряжение 115±2% В; частота 400±5% Гц; входное напряжение 24-31 В.

Инвертор выполнен по функциональной схеме, изображенной на рис. 5.20.

Формирование выходного напряжения и его стабилизация осуществляются с помощью замкнутой системы автоматического регулирования. При этом происходит непрерывное сравнение формы выходного напряжения с опорным синусоидальным напряжением. Это позволяет стабилизировать уровень и обеспечить заданную форму выходного напряжения при воздействии на инвертор различных дестабилизирующих факторов. Получение устойчивости замкнутой* системы, необходимых дифференциальных, динамических и энергетических показателей инвертора обеспечивается формированием желаемой логарифмической амплитудной характеристики (ЖЛАХ) разомкнутой системы.

В общем случае инвертор является замкнутой нелинейной импульсной системой автоматического регулирования. Р"- Графики зависимости ко-

Д„ „нв=р,оро., рпбса™ в режиме *ÄÄ"ГеГостей фЕрГ

Д, характерным является существенное

отличие несущей частоты или частоты квантования соц от выделяемой частоты основной гармоники Й. Обычно эти частоты отличаются более чем на порядок (сйн/Й>10). Поэтому инвертор можно рассматривать как квазинепрерывную систему автоматического регулирования.

Условия квазинепрерывности и линеаризации позволяют использовать для оценки устойчивости круговой критерий.

Для синтеза корректирующих устройств наиболее удобно с инженерной точки зрения использование логарифмических амплитудных и частотных характеристик. На рис. 5.28 показан вид желаемой ЛАХ, используемой в разработанном инверторе.

iKaK видно из рис. 5.28, эффективная фильтрация низкочастотных пульсаций (Q<ico<coi) может быть осуществлена электронным трактом, а фильтрация высокочастотных яульсацнй (а)>соо)-силовым фильтром. При этом необходимо отсутствие спектральных составляющих напряжения в диапазоне частот С02<1ю<С0з.

Таким образом, возникает задача совместного выбора желаемой ЛАХ системы н спектрального состава напряжения. Частоту coi целесообразно выбирать равной наиболее низкочастотной составляющей после основной, т. е. coi = 3Q. Остальные частоты сопряжения желаемой ЛАХ определяются по формулам;


(5.30) 219



«3 = 3 Q 7 Росi (5.31)

где д=У(аз/а2-

Параметры корректирующей цепи определяются в результате рещення уравнения

GKop(Jco) = G(ja))-ОсилО»), (5.32)

где G(jco)-желаемая ЛАХ силовой части инвертора; Gcan(jcu)-ЛАХ силовой части инвертора.

\S:=0;N:=3\


/-(W]f/}"


Puc. 5.27. Структурная схема программы расчета однозвенного фильтра

Характеристика Ссил(]м) определяется в основном характеристикой силового фильтра, параметры которого выбираются из условия получения заданного качества выходного напряжения при известном входном напряжении. На рнс. 5.29 приведена частотная характеристика силового фильтра, вычисленного в соответствии с алгоритмом на рис. 5.27 при отношении частот (0в/й = 32. На этом же графике приведена частотная характеристика реального фильтра.


Рис. 5.28. Форма желаемой логариф- Рис. 5.29. Амплитудная характери-мическон амплитудной характеристики стика выходного фильтра

На рис. 5.30 приведена принципиальная схема блока обратной связи. Он включает в себя цепи коррекции, формирующие желаемую ЛАХ в соответствии с выражениями (5.30) - (5.32), широтно-импульсный модулятор. Выходное напряжение через цепи коррекции поступает на вход ко.мпаратора Ai, на его другой вход поступает опорный синусоидальный сигнал. Разностный сигнал через корректирующий усилитель Лг поступает на вход широтно-импульсного модулятора (Лз). На его второй вход поступает напряжение треугольной формы.


Рис. 5.30. Принципиальная схема блока обратной связи

К особенностям ЛАХ силовой части инвертора следует отнести наличие одного нли нескольких резонансных тиков на холостом ходу (см. рнс. 5.29). Для их компенсации при формировании желаемой ЛАХ разомкнутой системы (ПОМИМО известных звеньев с амплитудной харакгеристикой, обратной резонанс-



ному звену, используется корректирующее звено (выполненное на Аз), коэффициент передачи которого

/С ТгР+Пр+1

К{Р) =

1 + Г,.Ь±Е11,,

(5.33)

1 + /СР

где К - коэффициент передачи операционного усилителя; 1

1 -Ь 2 + 3

(5.34)

2 + 2 + 3

При Гз<ХРГ2 и /СР> 1 выражение (5.33) можно записать в виде

KID)-. > Т,р + Т,р + 1

Р Т,р+Т2Р+\ Использование корректирующего звена совместно с апериодическими и форсирующими звеньями позволило реализовать желаемую ЛАХ с /СРос=10 при коэффициенте запаса по амплитуде 2±0,2 dB, что обеспечило устойчивую работу во всех режимах и заданную точность стабилизации выходного напряжения.

к выходи ,Q

j A-n -1<]-1 Нави

Рис. 5.31. Принципиальная схема усилителя мощности


Рис. 5.32. Принципиальная схема силового коммутатора

Сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора {Ai) через предварительный усилитель поступает на усилитель мощности, щринципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 5.31. Для гальванической развязки входных цепей используется оптопара 249ЛП1В.

На рис. 5.32 приведена принципиальная электрическая схема силового коммутатора. Трансформатор собран на сердечнике ПЛ 20x20. Дроссель силового фильтра выполнен из материала МП-ИО, типоразмер К-24-1ЗХ7.

Объем инвертора при выходной мощности 250 В-А составляет 2 дм при использовании встроенного вентилятора.

ГЛАВА б

ВЫПРЯМИТЕЛИ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы выпрямителей напряжения весьма разнообразны, В данной главе рассматриваются только некоторые нестабилизиро-ванные выпрямители синусоидального напряжения низкой частоты (50, 400 и 1000 Гц),имеющие наибольщее значение для создания источников вторичного электропитания с высокой удельной мощностью.

Наибольщий интерес представляют следующие типы выпрямителей:

простейщие трехфазные мостовые выпрямители без сглаживающего фильтра и однофазные мостовые выпрямители с емкостным фильтром;

сложные составные многофазные выпрямители с низким выходным напряжением, позволяющие получить высокую удельную мощность, особенно при повыщенной частоте питающего напряжения (400 и 1000 Гц), и в ряде случаев пригодные для непосредственного питания микроэлектронной аппаратуры.

Несмотря на то, что наивысщей удельной мощностью обладают преобразователи электрической энергии ключевого принципа действия, работающие на достаточно высоких частотах (десятки- сотни килогерц), в ряде случаев (особенно при повыщенной частоте и стабильности сетевого напряжения) потребность в выпрямительных устройствах сохраняется. Выпрямительные устройства проще, чем высокочастотные преобразователи, создают меньше электромагнитных помех, имеют меньшую стоимость. Поэтому необходимо знать достигнутые максимальные значения удельной мощности выпрямителей синусоидального напряжения и способы достижения максимальных удельных показателей как для проектирования и расчета таких устройств, так и для обоснованного сравнения устройств этого класса с преобразователями ключевого принципа действия.



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


0.0208