Формирователи однофазного квазисинусоидального напряжения на основе резонансных инверторов

• Автор: Огородников, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Способы построения и схемы преобразователей постоянного напряжения в синусоидальное
1.1. Типовые требования к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры
1.2. Основные способы формирования и критерии оценки синусоидального напряжения
1.3. Модуляционные способы формирования выходного напряжения
1.4. Схемы резонансных тиристорных инверторов
Г лава 2. Анализ автономных резонансных инверторов
2.1. Основные схемы и характеристики автономных резонансных инверторов
2.2. Способы улучшения показателей тиристорного резонансного инвертора
2.3. Моделирование резонансного инвертора
Глава 3. Практические схемы преобразователей напряжения
3.1. Преобразователь напряжения для питания радиоэлектронной аппаратуры
3.2. Преобразователь напряжения для питания шлифмашинок
Заключение
Список литературы Приложения

Введение
Основная масса выпускаемой в настоящее время радиоэлектронной аппаратуры рассчитана на питание от сети переменного тока. В случаях, когда промышленная сеть недоступна, возникает необходимость в устройствах, которые могут преобразовать напряжение первичного источника питания в сетевое. Это связано с тем, что первичные источники электроэнергии (аккумулятор, дизель-генератор, солнечная батарея и т.п.) в большинстве случаев не удовлетворяют требованиям потребителя по частоте, стабильности или величине напряжения. Чаще всего необходимо постоянное напряжение первичного источника преобразовать в переменное напряжение (127, 220 В, частота 50 (60) Гц, 400 Гц, 1000 Гц) [82, 83].
Устройства, осуществляющие преобразование постоянного напряжения в переменное, называются инверторами. Коммутирующие приборы силового контура инвертора, как правило, работают в ключевом режиме, поэтому естественной формой выходного напряжения является прямоугольная. Однако для того чтобы инвертор был универсальным по отношению к потребителям и удовлетворял всем требованиям нагрузок переменного тока, он должен формировать на выходе напряжение синусоидальной формы [34]. В связи с широким распространением альтернативных источников энергии (ветроэлектрические станции на Дальнем Востоке, солнечные батареи в Южных республиках СНГ и т.д.), а также с ростом объемов полевых работ, проводимых с привлечением современной специализированной РЭА,
существует постоянная потребность в преобразователях нестабилизированного постоянного напряжения в синусоидальное. Следовательно, задача создания простых, надежных, с хорошими технико-экономическими показателями преобразователей напряжения первичного источника питания в синусоидальное напряжение с требуемыми для нагрузки параметрами остается актуальной.
В преобразователях данного типа наряду с инвертированием входного напряжения стоит задача выделения основной гармоники в выходном напряжении. Существует несколько основных способов получения синусоидального напряжения, такие как использование различных видов модуляторов напряжения (дискретный синтез) с последующей фильтрацией, либо непрерывное синтезирование формы кривой выходного напряжения. С помощью дискретных формирователей напряжения решаются задачи синтеза переменного напряжения для изменяемых, в том числе дискретно, частот, а также регулируемого в широком диапазоне напряжения [31, 32, 44, 58].
При непрерывном синтезировании требуемое синусоидальное напряжение формируется непосредственно без промежуточного преобразования постоянного напряжения в импульсный сигнал. В простейшем случае синусоиду получают на выходе усилителя мощности, активные элементы которого работают в линейном режиме и управляются по входной цепи синусоидальным сигналом. Этот путь крайне неэффективен вследствие низкого КПД и в энергетической электронике не используется. Другой путь -

большой коммутируемый ток, высокое рабочее напряжение, быстрое переключение, малые статические и динамические потери, малую мощность управления, высокую надежность, большой срок службы. Естественно, что все это должно достигаться при приемлемой с экономической точки зрения цене.
В области низких напряжений (50-200В) таким требованиям удовлетворяют полевые транзисторы, управляемые структурой "Металл-окисел-полупроводник" (MOSFET). Эти приборы, обладают малыми статическими и динамическими потерями с минимальными затратами на управление, крайне небольшими временами переключения, что позволило им работать на частотах до 1МГц. В своей области MOSFET практически полностью вытеснили из преобразовательных устройств все остальные типы силовых полупроводниковых приборов.
Появление биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistors) повлекло за собой столь радикальные изменения в силовой электронике, что можно говорить о второй революции, переживаемой этим научно-техническим направлением. IGBT рассчитаны на работу в области средних напряжений (500-600 В и выше) [77].
Практически во всем диапазоне мощностей (до 1 МВт) конструкторы преобразовательного оборудования получили в свое распоряжение "идеальные" управляемые силовые ключи, что стимулировало развитие именно модуляционных (дискретных) формирователей синусоидального напряжения.