Документ Microsoft Word (3). Рисунок 13 Принцип действия резонансного инвертора
 Скачать 193 Kb.
|
|
Резонансные инверторы широко известны в преобразовательной технике. В них обеспечивается гармоническая форма тока в силовой цепи за счет колебательного контура. Рассмотрим принцип действия резонансного инвертора, который поясняется схемой и эпюрами рис.5.13.  Рисунок 5.13 – Принцип действия резонансного инвертора На этом рисунке S1, S2 – управляемые ключи, работающие в противофазе. Когда замыкается ключ S1 , начинается рост тока i1 по гармоническому закону. Частота собственных колебаний контура с потерями равна  (5.8)Через промежуток T0/2 ток в цепи станет равным нулю и ключ размыкается при нулевом значении коммутируемой мощности. В момент времени t1 замыкается ключ S2 и формируется отрицательная полуволна тока в нагрузке вследствие колебательного обмена энергии между реактивными элементами. Снова через T0/2 ток в цепи становится равным нулю, S2 размыкается и замыкается ключ S1 и так далее. Добротность контура  (5.9)Если частота коммутации ключей соответствует частоте резонанса контура  , то форма напряжения на нагрузке близка к гармонической, а его действующее значение (5.10)Нагрузка может включаться последовательно (как на рис.5.13) или параллельно любому из реактивных элементов, обычно конденсатору. Достоинства резонансных инверторов: а) уменьшение потерь мощности на коммутацию. Особенно в условиях большого технологического разброса параметров ключей. Обеспечивается, так называемая, “мягкая” коммутация, б) снижение уровня высокочастотных помех как излучаемых (радиопомех), так и распространяемых по проводам (кондуктивных), в питающую сеть и в нагрузку, в) отсутствие сквозных токов в двухтактных схемах приводит к повышению надежности. Недостатки резонансных инверторов: а) значительное превышение напряжения на реактивных элементах над напряжением питания из-за явления резонанса; б) увеличение габаритов сглаживающих фильтров по сравнению с прямоугольным напряжением; в) более высокая установочная мощность ключей. Примерная схема транзисторного преобразователя с резонансным инвертором приведена на рис.5.14. Нагрузка RH подключена параллельно конденсатору СК через двухполупериодный выпрямитель VD1 и VD2.  Рисунок 5.14 – Преобразователь с резонансным инвертором Трансформатор TV обеспечивает согласование по уровню напряжения и гальваническую развязку сети и нагрузки. Стабилизация выходного напряжения осуществляется частотной модуляцией тактовой частоты ( fT) схемы управления. Для чего fT выбрана несколько меньше резонансной частоты контура LK CK. Регулировкой частоты можно получить нестабильность около 0,1%. Уровень помех примерно на 15 дБ ниже, чем в не резонансных схемах инверторов. Для управления ключами инверторов разработано много специализированных и универсальных контроллеров, например, 1114ЕУ1…1114ЕУ5, UC3846, UC3875, TL494, TL599 и др. 5.5 Примеры задач по преобразователям с решениями Пример 5.5.1 Исходные данные: имеется преобразователь напряжения с выпрямителем и выходным сглаживающим фильтром, схема которого приведена на рис.5.15. Его параметры:  , , , , .Определите величину напряжения на нагрузке этого источника (все элементы идеальные).  Рисунок 5.15 – Схема источника питания Решение.Напряжение на входе сглаживающего фильтра (диод VD3) источника питания имеет вид, представленный на рисунке 5.16. Постоянная составляющая равна  ,где  - коэффициент трансформации, - коэффициент заполнения импульса. Рисунок 5.16 – Форма выходного напряжения выпрямителя Пример 5.5.2 Исходные данные: Форма напряжения на выходе инвертора имеет вид рисунка 5.17.  Рисунок 5.17 – Напряжение на выходе инвертора Определите оптимальное значение коэффициента заполнения импульсов управления инвертором (  ) с точки зрения минимального содержания 3 и 5 гармоник.Решение. Гармонические составляющие выходного напряжения для прямоугольного сигнала имеют следующую зависимость от коэффициента заполнения импульсов [7]:  Согласно этому выражению построим регулировочные кривые для трёх гармоник k=1, k=3 и k=5 (рис. 5.18).  Рисунок 5.18 – Гармонические составляющие выходного напряжения инвертора Из графических зависимостей видно, что минимальное содержание 3 и 5 гармоник имеет место при KЗ = 0,73. Пример 5.5.3 Исходные данные: Имеется однотактный конвертор с обратным включением выпрямительного диода (рис. 5.19). Параметры схемы:  , , , . Рисунок 5.19 – Конвертор напряжения Определите минимальное значение коэффициента заполнения при идеальных ключах. Решение. На выходе трансформатора в номинальном режиме максимальное напряжение равно 30В, так как  . Среднее значение напряжения на выходе равно . Минимальный коэффициент заполнения соответствует максимальному отклонению напряжений, т.е. .Пример 5.5.4 Исходные данные: Имеется конвертор напряжения (рис. 5.20) на базе полумостового инвертора с параметрами:  , , , ток нагрузки . Рисунок 5.20 – Конвертор напряжения Определите напряжение на коллекторе закрытого транзистора (VТ1 или VT2) и максимальное значение тока в первичной цепи трансформатора I1 . Решение. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора не превышает уровень напряжения питания, т.е.  .Максимальное значение тока в первичной цепи трансформатора равно [31]:  |