Транзисторный широкоимпульсный регулятор напряжения переменного тока

Транзисторный широтно-импульсный регулятор напряжения постоянного тока.

(импульсный преобразователь напряжения постоянного тока)

Временные диаграммы

Допущение

При построение временных диаграмм были приняты следующие допущения: напряжение на конденсаторе С полностью сглажено и равно Ud выходное напряжение не управляемого напряжение. Транзистор V1 и диод V2 являются идеальными элементами без потерь. При наличие тока управления транзистор V1 открыт напряжение коллектора-эмитера равно 0.

Ток управление равен 0 V1 закрыт

Сглаживающий дроссель Ld предназначен для сглаживания пульсации тока протекающего через нагрузку.

1. На временном интервале от 0 до T импульса транзистор V1 открыт ток протекающий через на грузку замыкается по цепи C-V1-Ld-Rn-C и не значительно нарастает под действием напряжения Ud- напряжение на конденсаторе C

2. На временном интервале от T импульса до Т V1 закрыт V2 открыт ток протекающий через нагрузку замыкается по цепи V2-Ld-Ln-V2, ток протекает за счет энергии запасенным в сглаживающем дросселе Ld, на этом временном интервале ток нагрузки не значительно снижается

-макс значение sin-ой составляющей для катой гармоники переменной составляющей напряжение на выходе выпрямителя

Схема замещения для расчёта переменной составляющей тока, протекающего через нагрузку

Такие источники питания применяются для регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, для регулирования тока сварки

Временные диаграммы

На вход транзисторного преобразователя поступает напряжение от неуправляемого выпрямителя (НУВ), с помощью Т-образного сглаживающего фильтра (). Оно полностью сглажено и

. С помощью управляющего устройства на силовой транзистор V1 под импульсным управлением Т_им (I_б VT1), f=1/T, при анализе данной схемы принимаем допущения:

При построении временных диаграмм и анализе работы схемы принимаем допущение, что транзистор и диод являются идеальными элементами без потерь при наличие управляющего импульса

1. Ток управления больше 0 транзистор открыт – режим насыщения

2. Ток управления равен 0 транзистор закрыт – режим отсечки

Под действием управляющего устройства транзисторы периодически открываются закрываются. С помощью У У осуществляется сдвиг по фазе между управляющими импульсами (V1 V2)(V7 V8)

На интервале одновременно существующем импульсу управления у транзистора V1 V8 – открыты между точками А Б схемы приложено положительное напряжение с амплитудой Ud.

На интервале одновременно существующем импульсу управления у транзистора V2 V7 – открыты между точками А Б схемы приложено отрицательное напряжение с амплитудой Ud.

Элементы схемы LС представляют собой последовательный фильтр

От 2ta до Т/2 и от Т/2+2ta до Т ток через нагрузку протекает за счет энергии источника питания Ud

На всех остальных временных интервалах ток через нагрузку протекает за счет энергии запасенных в элементах последовательного фильтра.

Лекция№10

Тиристорный параллельный инвертор тока

В тиристорном параллельном инверторе тока осуществляется преобразование U_{пост. ток} в знакопеременные прягоуголные импульсы тока.

Этот инвертор тока изобрел и получил на него патент в 1824 г. Скотт Фиджеральд.

Параллельным инвентором тока он называется потому, что параллельно нагрузке подключают конденсатор.

- идеальные ключи

Тиристорный параллельный инвертор тока называется так потому, что он преобразует постоянный ток в знакопеременные прямоугольные импульсы тока на выходе.

С помощью управляющего устройства (на рисунке не показано) на тиристоры V1, V1, V3 и V4 подается импульсы управления с частотой f и сдвигом по фазе 180˚. Временные диаграммы построены для квазиустановившегося режима. До момента t=0 были открыты тиристоры V2 и V3. В момент времени t=0 приходят управляющие импульсы на тиристоры V1 и V4. За счет прихода управляющих импульсов тиристоры V1 и V4 открываются.

На интервале открытого состояния тиристора падение напряжения принимаем равное нулю. При отрицательном напряжении на тиристоре ток через тиристор принимаем равным нулю.

Допущение.

Входной ток полностью сглажен.

На интервале открытого состояния тиристоров V1 и V4 выходной ток имеет положительную полярность, под действием этого тока напряжение на конденсаторе С изменяется по синусоидальному закону и из отрицательной области переходит в положительную.

В момент времени t=T/2 приходит управляющий импульс на V2 и V3, они открываются и за счет этого к тиристорам V1 и V4 прикладывается отрицательное напряжение и они закрываются.

На временном интервале от Т/2 до Т открыты V2 и V3, имеет отрицательную полярность. Под действием напряжение на конденсаторе С изменяется по синусоидальному закону и переходит из положительной области в отрицательную.

В момент времени t=T приходят управляющие импульсы на тиристоры V1 и V4, они открываются и за счет этого к тиристорам V2 и V3 прикладывается отрицательное напряжение и они закрываются.

От Т до 3/2Т проводят ток тиристоры V1 и V2, имеет положительную полярность. Под действием напряжение на конденсаторе С изменяется по синусоидальному закону и переходит уз отрицательной области в положительную.

- - - - - - - - - - - - - -

Так как амплитудное значение для третьей гармоники в 3 раза меньше чем для первой, а сопротивление нагрузки для третей гармоники в 3 раза меньше чем сопротивление нагрузки для первой гармоники, то выходное напряжение для третей гармоники в 9 раз меньше чем для первой гармоники.

Так как постоянная составляющая напряжения на дросселе равна нулю, то

8) tgψ=ωcR

Тиристорные однофазные параллельные инверторы тока применяются в установках индукционного нагрева и закалки.

f=500; 1000; 2000; 4000; 10000 Гц

Р=100 КВт … 50КВт

=500; 800; 1600.

Тиристорный инвертор

ведомый сетью

Допущения:

1)

2) V1 и V2 – идеальные ключи

3) Т1 идеальный трансформатор

Тиристорный инвертор ведомый сетью называется так потому, что управляющие импульсы тиристоров V1 и V2 синхронизированы с напряжением питающим сети переменного тока.

При α=0 0<t<T/2 проводят ток тиристор V1

При T/2<t<T/2+tα ток через тиристор V1 протекает и поддерживается за счет энергии запасенной в дросселе.

В момент времени t=T/2+tα, V1, V2 открыты

0<α<90˚

При углах управления 0<α<90˚ данное устройство работает как выпрямитель и потребляет энергию от питающей сети переменного тока.

При 90˚<α<180˚ данное устройство работает как инвертор и передает энергию в питающую сеть переменного тока.

Схема замещения инвертора для постоянных составляющих токов и напряжений.

Изменяя участки управления можно регулировать мощность, передаваемую в сеть.

Лекция№11

Усилители.

Усилители - это устройства, предназначенные для повышения параметров электрических сигналов (тока, напряжения или мощности).

Усилитель состоит из: источника питания, усилительного элемента и набора пассивных элементов. Усиление параметров электрических сигналов осуществляется за счет энергии источника питания.

Обобщенная схема усилителя.

R_вх= U_вх/ i_вх

Для того, чтобы не искажать форму входящего сигнала и не уменьшать U_вх под действием i_вх, R_вх должно быть большим.

U_вых=(e_выхR_н)/(R_вых+R_н)

R_вых=U_вых/i_вых