Преобразователи постоянного напряжения

Преобразователи постоянного напряжения (конверторы) поз­воляют получать на основе постоянного тока одного напряжение U_о1 постоянный ток другого напряжения U _о2 (рисунок 6.8). Если на­пряжение переменного тока преобразуется просто - трансформато­рами, то преобразование напряжения постоянного тока связано с рядом технических трудностей. Сначала необходимо преобразовать постоянный ток в переменный, затем трансформировать его, увели­чивая или уменьшая до необходимого значения, а затем опять преобразовывать в постоянный ток.

Основными элементами конвертора являются: инвертор И, со­стоящий из задающего генератора ЗГ и усилителя мощности У; выпрямитель В и фильтр Ф. Все элементы конвертора взаимосвяза­ны. Характер реактивности нагрузки и схема сглаживающего филь­тра определяют режим работы выпрямителей. Процессы, проте­кающие в выпрямителе, во многом определяются режимом работы и схемой инвертора.

Рисунок 6.8 – Структурная схема конвертора

В качестве инвертора может быть использована любая схема из рассмотренных ранее. На выходе инвертора форма кривой напряже­ния должна быть как можно ближе к прямоугольной, что сущест­венно уменьшает амплитуду пульсации выпрямленного напряжения и упрощает конструкцию фильтра. Это требование лучше обеспечивают двухтактные схемы инверторов. Частота колебаний, выраба­тываемых инвертором, может лежать в диапазоне от сотен герц до нескольких килогерц. С увеличением частоты уменьшаются габа­ритные размеры, а также масса трансформаторов и дросселей. Но при частотах переключения больше нескольких килогерц индуктив­ность рассеяния, межвитковая емкость и емкость монтажа увеличи­вают продолжительность процессов коммутации, что приводит к возрастанию потерь и снижению к.п.д. преобразователя. В преобра­зователях применяют схемы выпрямления, не вызывающие посто­янного подмагничивания сердечника трансформатора на выходе инвертора. Большое влияние на работу преобразователя оказывает тип схемы фильтра, а также явление перекрытия фаз, возникающее за счет того, что диоды выпрямителя при смене полярности в течение некоторого отрезка времени, называемого временем восста­новления, проводят ток в обратном направлении. При этом вто­ричная обмотка трансформатора инвертора оказывается замкнутой почти накоротко. Транзисторы инвертора будут перегружены, вый­дут из режима насыщения, что приведет к возрастанию потерь и увеличению амплитуды пульсации выпрямленного напряжения. Фильтр, включенный после выпрямителя, оказывает существенное влияние на процесс переключения транзисторов преобразователя. Если на входе фильтра включена емкость, то время перекрытия фаз выпрямителя уменьшается, а если индуктивность, то наблюдается замедление спада тока, проходящего через диоды в течение времени восстановления. Это приводит к резкому увеличению времени перекрытия фаз и увеличению тока нагрузки инвертора в момент переключения.

Соответствующие схемные решения, правильный выбор элемен­тов и режимов их работы позволяют конструировать преобразова­тели этого типа с к.п.д., достигающим 80-90%.