Інвертор з зовнішнім збудженням

n1.doc (2 стор.)
Оригінал


  1   2

ЗМІСТ

Вступ 4

Введення



Інвертором називається прилад, схема, або система, яка створює змінну напругу при підключенні джерела постійної напруги. Існує інший спосіб визначення: інверсія - функція обернена випрямленню. Випрямлячі перетворять змінну напруги в постійне, а інвертори навпаки, перетворюють постійну напругу в змінну.

Інвертори зовсім не рідкісні пристрої. Під іншими назвами вони з'являються в численних додатках. Інверторами, звичайно, можна назвати і віброперетворювачі, та генератори зі зворотним зв'язком, і релаксаційні генератори. Фактично, використання назв "інвертор" і "генератор" кілька довільно. Інвертор може бути генератором, а генератор можна використовувати як інвертор. Зазвичай воліли використовувати термін "інвертор" коли робоча частота була менше ніж 100 кГц, і виконувана ним операція забезпечувала змінною напругою деяку іншу схему або обладнання. Сучасні інвертори не мають обмежень по частоті.

Оскільки немає чітко встановленої межі між інверторами і генераторами, можна сказати, що багато інвертори є генераторами спеціального типу. Інші інвертори можуть по суті бути підсилювачами або керованими перемикачами. Вибір терміну фактично визначається тим, як розставлені акценти. Схема створює радіочастотні коливання з відносно високою стабільністю частоти традиційно називалася генератором. Схему генератора, в якій основна увага звертається на такі параметри як к.п. д., можливість регулювання і здатність витримувати перевантаження, і яка працює в діапазоні звукових або інфразвукових частот, можна назвати інвертором.

На практиці, коли ми розглядаємо кінцеве призначення схеми, відмінність між інверторами і генераторами, стають достатніми очевидними. Призначення схеми тут же підкаже, як більш правильно її називати: генератором або інвертором. Зазвичай інвертор застосовується в якості джерела живлення.

1. Інвертор з зовнішнім збудженням
Більшість інверторів автоколивального можуть, управляється зовнішнім генератором, якщо заблокувати або видалити ланцюга зворотного зв'язку. Строго кажучи, інвертори при цьому перетворюються на підсилювачі. Найчастіше їх називають підсилювачами класу Д, так як вони формують прямокутні коливання і працюють у ключовому режимі. Тобто транзистори або вводяться в стану насичення колекторного струму, або повністю закриті. Таким чином, зберігається можливість, отримання високого ККД Крім того, у них є й інші достоїнства. Наприклад, якщо в якості керуючого джерела застосувати відповідні логічні мікросхеми, то легко здійснюється широтно-імпульсна модуляція. У цих інверторах легко керувати частотою. У інверторі із зовнішнім збудженням вихідний трансформатор зазвичай використовується в лінійному режимі. Це суттєво зменшує проблему кидків напруги. Наскільки втрати в осерді трансформатора, що працює в лінійному режимі менше, ніж у трансформаторі з насиченням, настільки підвищується к.к.д. Нарешті в таких конструкціях вдається уникнути проблем пов'язаних з порушенням коливань.

Перетворення постійного струму в змінний може здійснюватися за допомогою електричних вентилів, провідністю яких можна управляти. У цьому випадку вентилі мають бути здатні витримувати прикладене пряму напругу, і момент часу, коли має настати провідність, повинен бути керованим. Отже, для інвертування потрібні більш складні прилади, ніж прості діоди.

Принципова схема інвертора приведена на малюнку



Рис .1. Принципова схема (силова частина).
Силові транзистори використовуються як ключі, одержуючи сигнали управління від окремої схеми керування. Сигнали управління, що надходять на транзистори VT1 ​​і VT2, не збігаються за часом, що усуває появу наскрізного струму джерела сигналу

Драйвер один і драйвер два можуть бути об'єднані в одну схему.

2. Структурна схема диференціального інвертора
Побудуємо структурну схему імпульсного джерела живлення Рис 2.


Рис 2. Структурна схема імпульсного джерела живлення
Структурна схема складається з наступних функціональних блоків:
В1, В2, В3 - випрямлячі

Ф1, Ф2, Ф3 - фільтри

ИНВ - інвертор

Тр в - трансформатор високочастотний

Тр н - трансформатор низькочастотний

СУ - система управління

Стаб - стабілізатор напруги

Н - навантаження
2.1 Опис схеми

Мережеве напруга одночасно надходить на випрямляч В1 і низькочастотний трансформатор Тр н. Після випрямлення, постійне напруги мережі надходить через фільтр Ф1, на диференційний інвертор. Диференціальний інвертор перетворює постійну напругу в змінну і подає його на високочастотний трансформатор. Після трансформатора змінна напруга випрямляється випрямлячем В2 і через фільтр Ф2 потрапляє в навантаження. Низькочастотний трансформатор знижує напругу мережі до необхідного рівня. Знижений напруги з вторинної обмотки трансформатора Тр н випрямляється випрямлячем В3 і через фільтр Ф3 надходить на стабілізатор. Стабілізоване напруга надходить на систему управління інвертором. Система управління виробляє прямокутні імпульси, які керують роботою інвертора.
3. Схема управління інвертором
3.1 Управління інвертором за допомогою спеціалізованої СУ

Інвертори і перетворювачі нерідко є частиною великих систем, типу джерел живлення, стабілізаторів, пристроїв для керування електродвигунами і т.д. У таких випадках їх вихідні напруги є об'єктом управління. Управління може бути ручним або автоматичним. Однією з найбільш важких завдань при розробці цих систем була реалізація малопотужних і логічних схем, що здійснюють це управління. Виникає безліч проблем, якщо така схема управління використовує дискретні компоненти. Крім того, складність і стійкість такої схеми управління зазвичай досить високі. Це часто викликає здивування, оскільки вважається, що велика частина зусиль при розробки по праву припадає на силові ланцюги. Щоб отримати надійність, відтворюваність, прийнятний обсяг, і операційну гнучкість, часто доводиться миритися з гіршими, ніж хотілося б параметрами. Наприклад, схема управління повинна забезпечити такі можливості, як м'який запуск, захист від перевантажень, широтно-імпульсну модуляцію і регульований час паузи. Тут ми маємо на увазі не автоколивальні інвертори, а інвертори із зовнішнім збудженням.

Весь потенціал сучасних транзисторів, діодів, трансформаторів і конденсаторів не може допомогти перед обличчям таких загальних проблем управління, як флуктуації, недостатній час паузи, несиметричний робочий цикл, а також обмежена або відсутня можливість широтно-імпульсної модуляції. Ці проблеми можна подолати за допомогою спеціальних інтегральних схем, розроблених для управління інверторами і перетворювачами. Дві з них представлені нижче.

Єдиний параметр - час паузи вже робить ці мікросхеми цінними. Це викликано тим, що однією з труднощів, з якою стикаються при бажанні інакше управляти інвертором з зовнішнім збудженням, є можливість появи синфазної провідності (одночасно проводять обидва транзистора). Наявність цього недоліку пов'язано з великим часом вимикання транзисторів, з флуктуаціями в збудливу генераторі і з наявністю реактивних навантажень. Хорошим вирішенням цієї проблеми є використання коливань східчастої форми, типу тих, що показані на рис 3. Такі коливання формується розглянутої нижче мікросхеми широтно-імпульсного модулятора.

Інтервали необхідні для уникнення наскрізних струмів
В ходних імпульс
Імпульси, що подаються на базу 1го та 2-го транзистора відповідно


Рис 3. Ідеальна форма коливань для управління інвертором з зовнішнім збудженням.



3.2 Керований широтно-імпульсний модулятор IR2153

(Самотактіруемий полумостовой драйвер).

Відмітні особливості:

Типова схема включення:



Блок-схема:



Розташування висновків:



Опис висновків:

Rt

Резистор задаючого генератора, для нормального функціонування в фазі з LO

Ct

Конденсатор задаючого генератора

VB

Напруга живлення ключів верхнього рівня

HO

Вихід драйвера верхнього рівня

VS

Повернення харчування верхнього рівня

VCC

Харчування драйверів нижнього рівня і логіки

LO

Вихід драйвера нижнього рівня

COM

Повернення харчування нижнього рівня

Опис:

IR2155 - драйвер з самотактірованіем високовольтних, високошвидкісних МОП-транзисторів або IGBT-транзисторів з вихідними каналами нижнього і верхнього рівнів. Власна HVIC-технологія і стійка до замикання КМОП-технологія дозволили створити монолітну конструкцію. Зовнішні параметри генератора визначаються еквівалентно таймеру 555 (К1006ВІ1).

Виходи драйверів відрізняються високим імпульсним струмом буферного каскаду і паузою при перемиканні каналів, що виконано для мінімізації зустрічній провідності драйвера. Затримки поширення сигналів для обох каналів узгоджені для спрощення використання в додатках з скважністю. 2. Вихідний канал може бути використаний для управління N-канальним силовим МОП-транзистором або IGBT-транзистором з напругою живлення верхнього рівня до 600В.

4. Розрахунок елементів.
Дані відповідно до завдання варіанту. 27 В і 3А. на навантаженні
З ледовательно загальна потужність

Вт беремо запас рівний 3 в підсумку на вторинній обмотці 120 * 3 = 360 або 350 Вт потрібно отримати.
Навчальний матеріал
© ukrdoc.com.ua
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації