Конверторы

Конверторы осуществляют преобразование постоянного напряжения одной величины в постоянное напряжение другой величины. Различают два типа конверторов — с самовозбуждением и импульсные.

Преобразователь напряжения с самовозбуждением используется при малой и средней мощности. Полная схема конвертора строится по схеме преобразователь — выпрямитель — сглаживающий фильтр. В качестве собственно преобразователя используется соединение прерывателя постоянного тока и трансформатора на магнитопроводе с прямоугольной петлей гистерезиса. На мощностях, не превышающих единицы Вт, используется простой, но не экономичный однотактный преобразователь (рис.3.44), на больших мощностях — двухтактный (рис.3.45). Переключатели тока чаще всего реализуются на транзисторах, включаемых по схеме ОЭ, обеспечивающей большое усиление по мощности. Правда, из конструктивных соображений иногда используют включение, по схеме ОК (например, из-за необходимости установки радиаторов, общих для обоих транзисторов). Самовозбуждение обеспечивается за счет положительной обратной связи через базовые обмотки.

Транзисторы работают в ключевом режиме. Частота переключения — от единиц до десятков кГц. В простейшем преобразователе частота переключения зависит от напряжения питания, поэтому в ответственных случаях переключение синхронизируют внешней стабильной частотой.

Напряжение на коллекторах транзисторов равно удвоенному значению напряжения питания. Форма выходного напряжения близка к прямоугольной, поэтому диоды в последующем выпрямителе должны быть достаточно высокочастотными.

Можно считать, что такой преобразователь является разновидностью инвертора.

Импульсный преобразователь постоянного напряжения (ИППН) позволяет регулировать величину выходного напряжения путем изменения параметров входных импульсов. Чаще всего используется изменение ширины импульса (широтно-импульсное регулирование) или частоты их следования (частотно-импульсное регулирование). Преобразование осуществляется периодическим прерыванием цепи при помощи транзистора или тиристора, работающих в ключевом режиме.

На рис.3.46 показана схема однотактного преобразователя с широтно-импульсным регулированием. Среднее значение выходного напряжения определяется выражением

Когда тиристор Т открыт, все напряжение источника Е подается на фильтр и через него в нагрузку. При этом диод Д ток не пропускает. Когда тиристор закрыт, ток через нагрузку проходит за счет энергии, накопленной в индуктивности фильтра и индуктивности нагрузки. При этом ток проходит через открытый диод Д, а тиристор Т закрывается.

Такие однотактные импульсные преобразователи используются при малых мощностях. При больших нагрузках, порядка сотен кВт, используются многотактные преобразователи, состоящие из нескольких параллельно включенных однотактных преобразователей, тиристоры которых включаются со сдвигом по фазе на угол 2p/n, где n — число ветвей n-тактного преобразователя. Это снижает пульсации выходного напряжения. В ИППН используют запираемые тиристоры или специальные схемы с коммутирующими конденсаторами для запирания тиристоров.

Импульсные преобразователи постоянного напряжения позволяют создавать конверторы большой мощности с высоким КПД, малой массой и габаритами.

Такие преобразователи совместно с неуправляемыми выпрямителями на входе могут использоваться для регулирования величины постоянного напряжения вместо использования управляемого выпрямителя. Это дает некоторое уменьшение потерь на вентилях.