Примеры задач по преобразователям с решениями

Пример 5.5.1

Начальные данные: имеется преобразователь напряжения с выпрямителем и выходным сглаживающим фильтром, схема которого приведена на рис.5.15. Его характеристики: , , , , .

Обусловьте величину напряжения на нагрузке этого источника (все элементы безупречные).

Набросок 5.15 – Схема источника питания

Решение.Напряжение на входе сглаживающего фильтра (диодик VD3) источника питания имеет вид, представленный на рисунке 5.16.

Неизменная составляющая равна

,

где - коэффициент трансформации Примеры задач по преобразователям с решениями,

- коэффициент наполнения импульса.

Набросок 5.16 – Форма выходного напряжения выпрямителя

Пример 5.5.2

Начальные данные: Форма напряжения на выходе инвертора имеет вид рисунка 5.17.

Набросок 5.17 – Напряжение на выходе инвертора

Обусловьте среднее значение коэффициента наполнения импульсов управления инвертором ( ) исходя из убеждений малого содержания 3 и 5 гармоник.

Решение. Гармонические составляющие выходного напряжения для прямоугольного сигнала имеют последующую Примеры задач по преобразователям с решениями зависимость от коэффициента наполнения импульсов [7]:

Согласно этому выражению построим регулировочные кривые для трёх гармоник k=1, k=3 и k=5 (рис. 5.18).

Набросок 5.18 – Гармонические составляющие выходного напряжения инвертора

Из графических зависимостей видно, что малое содержание 3 и 5 гармоник имеет место при KЗ = 0,73.

Пример 5.5.3

Начальные данные: Имеется однотактный конвертор с оборотным включением выпрямительного диодика (рис Примеры задач по преобразователям с решениями. 5.19). Характеристики схемы: , , , .

Набросок 5.19 – Конвертор напряжения

Обусловьте малое значение коэффициента наполнения при безупречных ключах.

Решение. На выходе трансформатора в номинальном режиме наибольшее напряжение равно 30В, потому что . Среднее значение напряжения на выходе равно . Малый коэффициент наполнения соответствует наибольшему отклонению напряжений, т.е.

.

Пример 5.5.4

Начальные данные: Имеется конвертор напряжения (рис. 5.20) на базе полумостового Примеры задач по преобразователям с решениями инвертора с параметрами: , , , ток нагрузки .

Набросок 5.20 – Конвертор напряжения

Обусловьте напряжение на коллекторе закрытого транзистора (VТ1 либо VT2) и наибольшее значение тока в первичной цепи трансформатора I1 .

Решение. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора не превосходит уровень напряжения питания, т.е. .

Наибольшее значение тока в первичной цепи трансформатора равно [31]:

Корректор коэффициента мощности

Главные Примеры задач по преобразователям с решениями понятия

Развитие и обширное распространение импульсных способов преобразования электронной энергии привело к возникновению маломощных бытовых и промышленных электроприборов с искажённой формой либо не нулевым фазовым сдвигом потребляемого от сети тока (лампы дневного света, электродвигатели, телеки, компы, микроволновые печи и пр.). Резкое повышение числа таких потребителей сказывается на их Примеры задач по преобразователям с решениями электрической сопоставимости и энергосистемах в целом [32,33]. В 2001году МЭК приняла эталон IEC–1000–3–2, согласно которому неважно какая электротехническая продукция мощностью более 200 ватт, подключаемая к сети переменного тока, обязана иметь активный нрав входного сопротивления, другими словами коэффициент мощности ( ) должен быть равен единице.

Для увеличения в текущее время употребляют пассивные и активные корректоры коэффициента Примеры задач по преобразователям с решениями мощности (ККМ). 1-ые используют при постоянных нагрузках, оковём введения компенсирующих реактивностей (к примеру, конденсаторы для ламп дневного света), 2-ые владеют более широким диапазоном внедрения. Разглядим облегченную схему активного корректора, которая приведена на рис.6.1.

Набросок 6.1 – Облегченная схема активного ККМ

На этом рисунке R1, R2 – датчик входного напряжения (ДН), R3 – датчик тока Примеры задач по преобразователям с решениями (ДТ). Индуктивность L, ключ VT1, диодик VD1 и конденсатор С1 образуют импульсный повышающий стабилизатор напряжения. Работа ККМ поясняется эпюрами рис.6.1б. Замыкание транзистора VТ1 происходит в момент времени, когда напряжение на выходе датчика тока ДТ становится равным нулю (т. е. при нулевом токе в индуктивности L). Размыкание транзистора VТ Примеры задач по преобразователям с решениями1 происходит в момент времени, когда линейно нарастающее напряжение с датчика тока становится равным изменяющемуся по синусоидальному закону напряжению с датчика напряжения ДН. После размыкания транзистора ток в индуктивности начинает спадать, индуктивность разряжается на нагрузку через диодик VD1, ДТ и сеть. При нулевом значении тока транзистор вновь замыкается. Дальше Примеры задач по преобразователям с решениями процесс повторяется. Частота коммутации ключа превосходит частоту сети и составляет 10-ки…сотки килогерц. Усредненный ток iср в индуктивности и потребляемый от сети, повторяет форму напряжения сети. По высочайшей частоте работы ключа сеть шунтируют конденсатором С2 (как правило это толики мкФ). Можно дополнительно ввести оборотную связь по выходному напряжению и Примеры задач по преобразователям с решениями обеспечить подготовительную стабилизацию. Разумеется, что работа ККМ вероятна, если амплитуда входного напряжения меньше напряжения на конденсаторе С1 (с учётом отклонений). Для напряжения сети 220В (амплитуда 311В), выходное напряжение ККМ принимают равным 380…400В.

Разновидности ККМ

В рассмотренной выше схеме ККМ употребляется, так именуемый, способ граничного управления. Он более прост в реализации Примеры задач по преобразователям с решениями, но размыкание ключа делается при значимом токе, что связано с существенными потерями мощности.

Известны и другие способы управления ключом в ККМ [27] :

· управление по пиковому значению тока

· способ разрывных токов с ШИМ.

· управление по среднему значению тока.

Суть этих способов поясняется эпюрами рис.6.2 а, б, в соответственно.

Набросок 6.2 – Управление ключом Примеры задач по преобразователям с решениями в ККМ

Управление по пиковому значению тока (рис. 6.2.а) презентабельно по малым оборотным помехам (в сеть) и малым броскам тока через ключ, но имеет место изменение частоты и жесткая коммутация силового диодика.

Управление способом разрывных токов с ШИМ (рис. 6.2.б). Реализация этого способа близка к способу граничного управления, но отличается Примеры задач по преобразователям с решениями неизменной частотой коммутации. Достоинством является обычная схема управления, но разрывные токи дросселя становятся дополнительным источником помех. Управление по среднему значению тока (рис. 6.2.в) делается при постоянной частоте, а наличие интегратора для усреднения тока увеличивает помехозащищённость системы управления. Обычно пиковое значение пульсаций тока дросселя находится в границах 20% от среднего значения и Примеры задач по преобразователям с решениями конкретно этот способ управления используют в корректорах на мощности более 300 ватт.

Cуществуют не только лишь однофазовые, да и трёхфазные корректоры коэффициента мощности. Силовой контур трёхфазного ККМ с одним управляемым ключом приведен на рис. 6.3 , а на рис. 6.4 и 6.5 показаны эпюры, поясняющие работу.

Набросок 6.3 – Силовой контур трёхфазного ККМ

Набросок 6.4 – Эпюры токов реакторов L Примеры задач по преобразователям с решениями1,L2,L3 трёхфазного ККМ

Набросок 6.5 – Эпюры главных процессов трёхфазного ККМ

Управление ключом делается аналогично однофазовому корректору.

В рассмотренных схемах ККМ, последний пропускает всю мощность нагрузки. Это поочередный корректор и его элементная база сдерживает повышение выходной мощности. ККМ может быть построен и по ампердобавочной (рис.1.19) схеме – включение активного фильтра тока параллельно нагрузке Примеры задач по преобразователям с решениями. В данном случае, установленная мощность частей активного фильтра, созданного для компенсации только мощности искажений от высших гармоник входного тока, будет на уровне, определяемом коэффициентом гармоник этого тока (к примеру, 0,3 для трёхфазной мостовой схемы и 0,15 для двенадцатифазной схемы выпрямления) [7]. Структурная схема такового ККМ приведена на рис. 6.6. Принцип компенсации высших Примеры задач по преобразователям с решениями гармоник в кривой тока, потребляемого от сети, поясняется эпюрами рис. 6.7. Для наглядности форма тока нагрузки принята прямоугольной. Корректор сформировывает разность меж гармоникой тока сети и фактическим током нагрузки

(6.1)

где j – индекс фазы (A,B либо C);

i J 1– 1-ая гармоника тока фазы j .

Схема управления корректором обычно базируется на широтно-импульсной модуляции Примеры задач по преобразователям с решениями.

Набросок 6.6 – Структурная схема параллельного трёхфазного ККМ

Набросок 6.7 – Компенсация высших гармоник тока

Как отдельные элементы электрической техники, схемы управления корректорами в первый раз были выпущены в 1989 г. компанией Mikro Linear (LM 4812). Потом разработками занялись Siemens, Motorola и др. В текущее время имеется пространное семейство ИМС для управления импульсными источниками, совмещёнными с ККМ Примеры задач по преобразователям с решениями и реализующие тот либо другой способ управления.


primeri-vipolneniya-metodicheskih-zadanij.html
primeri-vipolneniya-tipovogo-rascheta.html
primeri-vipolneniya-zadaniya-21s2.html