Функции преобразователей энергии. Осциллограммы напряжений однополупериодного выпрямителя. Принцип работы обратноходового однотактного преобразователя. Основные принципы модуляции, ее виды. Выбор структурной и принципиальной схемы преобразователя.
Аннотация к работе
Силовая электроника является постоянно развивающейся и перспективной областью электротехники. Силовая электроника первоначально возникла как область техники, связанная преимущественно с преобразованием различных видов электроэнергии на основе использования электронных приборов. Широкое внедрение современной силовой электроники в промышленность невозможно без создания специализированных источников питания. Производство современных импульсных источников питания предусматривает более качественную и надежную элементную базу, уменьшение габаритов, улучшение характеристик, высокий уровень производственных мощностей, соблюдение технологий, выходной контроль качества. В данном дипломном проекте решается вопрос разработки источника питания для линейного двигателя постоянного тока. Необходимо реализовать следующие технические требования: напряжение питания: однофазная сеть 220 В ± 15 %, 50 Гц; трехфазная сеть 380 В ± 15%, 50 Гц; два независимых регулируемых выхода; диапазон регулирования выходного напряжения 30 - 400 В; диапазон регулирования выходного тока 0 - 20 А; температура окружающей среды 10 - 40 оС; трехкратная перегрузочная способность в течение 0,25 секунды; коэффициент пульсаций выходного напряжения 1%; визуальный контроль выходных параметров. 1. Это связано с особенностями электрической энергии - возможностью передавать ее на любые расстояния, постоянной готовностью к использованию, возможностью преобразования в другие виды энергии. В данном проекте разрабатывается элемент управления для одного из звеньев электропривода - источник питания для управления линейным двигателем постоянного тока. Но те в свою очередь имеют ряд недостатков, которые не удовлетворяют заданным требованиям: имеющиеся источники питания являются очень дорогими устройствами и их цена не устраивает заказчика; имеются дешевые образцы, но те существенно проигрывают в массогабаритах; имеющиеся источники питания могут подключаться к трехфазной сети либо через однофазный вход, либо через трехфазный вход. Это может привести к тому, что необходимо будет прокладывать в заданном помещении новый кабель, что приведет к неоправданным расходам; у имеющихся образцов один независимый выход. Обзор литературы Источники питания подразделяются на две группы: источники первичного и вторичного питания: Первичные источники - это устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую (электромашинные генераторы, электрохимические источники тока, фотоэлектрические и термоэмиссионные преобразователи и др.). Например, напряжение переменного тока преобразуется в напряжение постоянного тока, обратное преобразование - DC в АС, изменение уровня напряжения от одного значения к другому с гальваническим разделением (развязкой) или без него; получение нескольких напряжений (токов) заданного уровня, формы или частоты. И многие другие, подчас принципиально новые задачи, решаются преобразователями энергии, называемыми также просто преобразователями, а также конверторами. Здесь можно назвать цепи, устраняющие выбросы напряжения на силовых элементах схемы; цепи, снижающие или устраняющие дополнительные (вредные) токи в силовых элементах; цепи, определяющие работу устройств управления мощными транзисторами. Остается сказать, что любая силовая часть в принципиальном (главном) понимании ее работы является набором из трех элементов: ключей (управляемых и неуправляемых), накопителей энергии индуктивных и накопителей энергии емкостных. Управляемые ключи - транзисторы, а неуправляемые - диоды. 2.2 Общая классификация преобразователей энергии Выделяют 3 наиболее обособленных типа преобразователей: выпрямитель, конвертер, инвертор. Для последнего преобразования необходимо из постоянного напряжения получить переменное с более высоким значением напряжения, а затем из переменного напряжения получить постоянное Предполагаемая структурная схема устройства показана на рисунке 2.1. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны. Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения. 2.3.2 Двухфазный двухполупериодный выпрямитель Двухфазный двухполупериодный выпрямитель представляет собой два параллельно соединенных однофазных однополупериодных выпрямителя. Рисунок 2.5 - Осциллограммы напряжений на двухполупериодном выпрямителе с нулевой точкой Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора, обратное напряжение на диоде равно двум входным напряжениям. 2.3.3 Однофазный мостовой выпрямитель Является двухполупериодным выпрямителем. Рисунок 2.6 - Однофазный мостовой выпрямитель При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: диод VD1, нагрузка, диод VD2. Принцип его работы следующий: в интервале импульса T ключ VT открыт, накапливается энергия в сердечнике (через первичную обмотку трансформатора W1), диод VD заперт, конденсатор С поддерживает напряжение на нагрузке. Рисунок 2.9 - Схема обратноходового однотактного преобразователя Эта схема имеет при