Rezonans dönüştürücü 24 300V. Haber ve analitik portal "elektronik zamanı". Çözümlü dönüştürücüler için görev örnekleri

Son zamanlarda, rezonant bir yarı köprü LLC dönüştürücü devresini bulma şansım oldu ve bu deneyimin bir dizi makale oluşturmak için kullanılabileceğini düşündüm: temellerin bir açıklamasıyla başlayın ve yavaş yavaş konuyu araştırın. Bu planın nasıl çalıştığını anlamadan önce yayınları, tezleri ve kılavuzları tanımam uzun zaman aldı. Kaynakçada verilen bilgi kaynaklarını incelemenin makaleyi yazmaktan daha fazla zaman aldığı ortaya çıktı. Lütfen yukarıdaki kaynakların hiçbirinin, birçok farklı mod ve çalışma koşullarına sahip olan bu dönüştürücünün çalışmasının tam bir analizini yapmadığını unutmayın. Umarım benim yardımımla devrenin nasıl çalıştığına dair genel bir fikir edinebilirsiniz. Bu yardım, bilgilerin filtrelenmesini ve önerilen belgelerin en önemli kilit noktalarına odaklanmayı içerecektir.

Şekil: 1. DC /AC rezonans dönüştürücü

Şekil: 2. DC /Transformatör ayrıştırmalı AC rezonans dönüştürücü

LLC dönüştürücüler, Anahtarlamalı Mod Güç Kaynağı (SMPS) türüdür. Bu konudaki çoğu yayın, LLC'nin temel ilkelerinin bir açıklamasıyla başlar. LLC'nin diğer anahtarlama dönüştürücü türlerinden nasıl farklı olduğunu açıklayarak başlayacağım.

• Geleneksel bir darbe dönüştürücünün çalışması iki aşamadan oluşur. İlk aşamada enerji endüktansta depolanır. İkinci aşamada, biriken enerji, akımı sürdürmek için tüketilir. Muhtemelen, komütasyon yasalarına göre, bir kondansatördeki voltaj gibi, bir indüktördeki akımın (doğru komütasyon durumunda) aniden değişemeyeceğini hatırlarsınız. Bu ilke, çoğu anahtarlama dönüştürücüsünün temelidir.
• LLC dönüştürücü, büyük bir kapasitörde düzeltilen ve depolanan sinüzoidal bir akım oluşturarak çalışır. Endüktans, basit enerji depolaması için kullanılmaz, ancak bir rezonans elemanı olarak işlev görür. Bu, kare dalgayı sinüzoidal bir dalga biçimine dönüştürmeye yardımcı olan bir filtre görevi görürken, mıknatıslayıcı endüktans hala geleneksel bir üçgen dalga biçimi ile çalışır. Bu, daha fazla açıklama gerektiren özelliklerden biridir.

LLC dönüştürücülerdeki çalışma modlarıyla, birçok farklılıkları olduğu için işler daha da karmaşıktır:

• sabit bir anahtarlama frekansında çalışmak ve PWM görev döngüsünü değiştirmek yerine, LLC dönüştürücüler frekansı değiştirir ve PWM görev döngüsü% 50'de sabittir;
• lLC dönüştürücülerdeki güç aktarımı, mıknatıslayıcı endüktansın çalışma noktasına bağlıdır;
• lLC dönüştürücüler, yük akımına bağlı olarak değişken bir voltaj değişimi oranı kullanır;
• birbirlerini etkileyen iki rezonans frekansları vardır;
• lLC dönüştürücüler için sürekli akım modu (CCM), devrede geleneksel bir endüktans olmadığından endüktansı değil redresör akımını ifade eder.

Yukarıdakilerin çoğu, özellikle güç elektroniğine yeni başlayanlar için karmaşık ve kafa karıştırıcı görünebilir. Bu yayının ikinci bölümü, temel bilgi kaynaklarının yanı sıra yararlı bulduğum bazı temel noktaları kapsayacaktır. Bununla birlikte, rezonans dönüştürücüler hakkında konuşmak bazı temel giriş materyalleri gerektirir.

Anahtarlama regülatörleri, genel olarak DC voltaj dönüşümü ve güç dönüşümü alanında devrim yarattı. Mühendisler, güç anahtarı, redresör, indüktör ve kapasitör kombinasyonunun, giriş ve çıkış voltaj seviyeleri arasındaki büyük farklar olsa bile, yüksek verimlilikle voltaj dönüşümü gerçekleştirebileceğini çabucak fark ettiler (Şekil 1). Ayrıca transformatörler, galvanik izolasyon ve büyük voltaj seviyesi farklılıklarının eşleştirilmesi sorunlarını çözebilir (Şekil 2).

Gerçek şu ki, "LLC-dönüştürücü" adındaki çift "L", çalışma aralığında iki rezonans frekansını gösterir. Bu konuyu bu dizinin sonraki makalelerinden birinde daha ayrıntılı olarak konuşacağız. Şimdilik, LLC dönüştürücülerinde kullanılan çalışma noktalarının seçiminin MOSFET'lerin güç anahtarlarında hem ZVS hem de ZCS anahtarlama ve doğrultucu diyotlarda ZCS anahtarlama sağladığını unutmayın. Bu, doğrultucu ters diyot kurtarma ile ilgili sorunları çözer.

Artık darbeli rezonans dönüştürücülerin çalışmasının temel özellikleri verildiğine göre, kullanılan bilgi kaynaklarının kısa bir açıklamasını vereceğiz.

Şekil: 3.

Şekil: 4.

Kaynakçadaki ilk referans, Bo Young'un "Dağıtılmış Güç Sistemleri için Ön Uç DC / DC Güç Dönüşümü için Topoloji Araştırması" adlı doktora tezine atıfta bulunmaktadır. LLC'nin konusunu ve tezin kendisini anlamanıza yardımcı olacak diğer yayınlara bağlantılar içerir. İlk bağlantının, tezin dördüncü bölümüne ve önemli bir stres grafiği için Ek B'ye bağlantılar içerdiğine dikkat edin (bu bağlantı, Ek A'dan D'ye ve ek bağlantıları içerir). Bu grafik çoğu kaynakta bulunmasına rağmen, onu oluşturmak için çok çalışmam ve bazı bilgi boşluklarını doldurmam gerekti (Şekil 5).

Şekil: beş. Dönüştürücünün kazancının değere bağımlılığıfs /fr

Kapasitansın kazanç üzerindeki etkisini not ettikleri ve grafiklerde negatif empedansın neden karışıklığa neden olduğunu açıkladıkları için, 3 ve 4 numaralı referanslar, dönüştürücünün kazancını çizerken benim için çok önemliydi. Bu konuyu bu dizinin sonraki makalelerinden birinde daha ayrıntılı olarak konuşacağız.

Bağlantı 5 - kılavuz Infineon, en kullanışlı tasarım adımlarının ayrıntılı bir açıklamasını içeren. Bu belge, köprü ve yarım köprü devrelerinin anahtarlama ve düzeltme özelliklerini ve bunlarla ilişkili ödünleşmeleri karşılaştırır. Gerilim ve akımın nasıl ilişkili olduğunu açıklamak için köprü ve yarım köprü devreleri kullandım. Bir köprü devresinde, MOSFET'ler gerekli voltajı üretmek için kademelendirilir. Yük akımını artırmak için transistörlerin paralel bağlantısı gereklidir. Voltaj regülatörlerini anahtarlamak için ortak bir gereklilik, transformatörün doymasını önlemek için DC önyargısını ortadan kaldırmaktır. Daha önce belirtildiği gibi, LLC dönüştürücüler, filtrelendiğinde sinüzoidal bir şekil alan sinyalin pozitif ve negatif yarı dalgalarını oluşturmak için bir köprüye ihtiyaç duymaları bakımından farklılık gösterir.

6 bağlantı Fairchild kazanç denkleminin ikincil kaçak endüktansı da içerdiği yerde bulduğum tek referans. İkincil kaçak endüktansın yanı sıra yük direncinin transformatör aracılığıyla yansıtıldığını ve bu nedenle sargı dönüşlerinin oranı değiştirilerek ayarlanabileceğini unutmayın. Bu kılavuz, gerçek bir devre tasarlamanıza yardımcı olacak bir dizi önemli ipucu içerir.

Infineon / Fairchild'den alınan dokümantasyon da transformatörün tasarımını detaylandırır. LLC rezonans ayarı hem kaçak endüktansa hem de transformatör mıknatıslama endüktansına dayandığından, bu bilgi bizim durumumuzda işe yaramaz.

Colorado'daki kolej arkadaşlarımız güç dönüşümü hakkında bazı bilgiler paylaştılar. Özellikle, Colorado State ECE 562 Elektrik Mühendisliği dersi, MATLAB'da gerçekleştirilen birçok simülasyon örneğini içerir.

Modellemeye gelince, birçok kaynağın SPICE modellerine referans verdiğini belirtmekte fayda var. Herhangi bir bağlantıyı tercih etmiyorum ve onları inceleyerek, LLC dönüştürücünün farklı çalışma modlarının varlığına ikna olabileceğinize inanıyorum. Ancak, LLC'nin geleneksel anahtarlama dönüştürücülerinden birçok farklılığa sahip olduğu tekrar belirtilmelidir.

Üzerinde çalıştığım prototip, Texas Instruments... Güç faktörü düzeltici sayesinde bu sistem 400 VDC giriş gerilimi ile kararlı çalışma sağlar. Numunenin çalışması, yük akımındaki büyük dalgalanmaların izin verilebilirliğini gösterdi ve akımın çalışma noktası ve rezonans frekansı üzerindeki etkisini gösterdi.

Sonuç olarak, farklı makalelerde kazancı belirlemek için aynı denklemleri bulabileceğinizi düşünüyorsanız, o zaman yanılıyorsunuz. M değişkenini kullanmak, her bir özel makale, kılavuz, tez, eğitim kursunda farklılık gösteren faktörleri hesaba katmanıza olanak tanır. Zamanım varsa, nasıl farklı olduklarını göstermek için bir karşılaştırma tablosu oluşturacağım.

220V için bir DC AC yükseltici voltaj dönüştürücüsünün üretimine ayrı bir makale ayırmaya karar verdim. Bu, elbette, uzaktan LED spot ışıkları ve lambalar konusuyla ilgilidir, ancak böyle bir mobil güç kaynağı evde ve arabada yaygın olarak kullanılmaktadır.

• 1. Oluşturma seçenekleri
• 2. Voltaj dönüştürücünün tasarımı
• 3. Sinüzoid
• 4. Dönüştürücünün doldurulmasına örnek
• 5. UPS'den Montaj
• 6. Hazır bloklardan montaj
• 7. Radyo kurucuları
• 8. Güçlü dönüştürücü devreleri

Oluşturma seçenekleri

Kendi ellerinizle 12 ila 220 inverter yapmanın 3 optimal yolu vardır:

1. hazır bloklardan veya radyo yapıcılarından montaj;
2. kesintisiz bir güç kaynağından üretim;
3. amatör radyo programlarının kullanımı.

Çinlilerin iyi radyo kurucuları ve DC-AC 220V dönüştürücüleri monte etmek için hazır blokları var. Fiyat için bu yöntem en pahalı olacak, ancak en az zaman alıyor.

İkinci yol, Avito'da bataryasız büyük miktarlarda satılan ve 100 ila 300 rubleye mal olan kesintisiz bir güç kaynağını (UPS) yükseltmektir.

En zor seçenek sıfırdan montaj yapmaktır, amatör radyo deneyimi olmadan yapamazsınız. Baskılı devre kartları yapmak, bileşenleri seçmek ve çok çalışmak zorunda kalacağız.

Gerilim dönüştürücü tasarımı

Geleneksel bir yükseltici voltaj dönüştürücünün tasarımını 12'den 220'ye kadar düşünün. Tüm modern invertörlerin çalışma prensibi aynı olacaktır. Yüksek frekanslı PWM kontrolörü, çalışma modunu, frekansı ve genliği ayarlar. Güç bölümü, ısının cihaz kasasına çıkarıldığı güçlü transistörler üzerinde yapılır.

Araç aküsünü kısa devrelere karşı korumak için girişe bir sigorta takılmıştır. Transistörlerin yanına, ısınmalarını izleyen bir termal sensör takılıdır. 12v 220v invertörün aşırı ısınması durumunda, bir veya daha fazla fandan oluşan aktif bir soğutma sistemi açılır. Bütçe modellerinde, fan yalnızca yüksek yük altında değil, sürekli olarak çalışabilir.

Çıkıştaki güç transistörleri

Sinüzoid

Araba invertörünün çıkışındaki sinyal şekli, yüksek frekanslı bir jeneratör tarafından oluşturulur. Bir sinüzoid iki tipte olabilir:

1. modifiye sinüzoid;
2. saf sinüs dalgası, saf sinüs.

Her elektrikli cihaz, dikdörtgen şeklinde olan modifiye edilmiş bir sinüs dalgasıyla çalışamaz. Bazı bileşenler için çalışma modu değişir, ısınabilir ve kazıma başlayabilir. Benzer bir şey, parlaklığı ayarlanamayan bir LED lambanın kısılmasıyla da elde edilebilir. Çıtırtı ve yanıp sönme başlar.

Pahalı DC AC yükseltme dönüştürücüler 12v 220v saf sinüs çıkışına sahiptir. Çok daha pahalılar, ancak elektrikli aletler bununla harika çalışıyor.

Dönüştürücü doldurma örneği

..

UPS'den montaj

Hiçbir şey icat etmemek ve hazır modüller satın almamak için, IPB olarak kısaltılmış bir bilgisayar kesintisiz güç kaynağını deneyebilirsiniz. 300-600W için tasarlanmıştır. 6 soketlik bir Ippon'um var, 2 monitör, 1 sistem ünitesi, 1 TV seti, 3 gözetim kamerası, bir video gözetim kontrol sistemi bağlı. Periyodik olarak 220 ağından bağlantısını keserek çalışma moduna geçiriyorum, böylece pil deşarj oluyor, aksi takdirde servis ömrü büyük ölçüde azalacak.

Meslektaşları elektrikçiler sıradan bir araba asit bataryasını kesintisiz bir güç kaynağına bağladılar, 6 saat boyunca kusursuz bir şekilde çalıştılar, ülkede futbol izlediler. UPS, genellikle düşük akü kapasitesini tespit eden yerleşik bir jel akü teşhis sistemine sahiptir. Asıl fark asit yerine jel olmasına rağmen otomobile nasıl tepki vereceği bilinmemektedir.

UPS dolumu

Tek sorun, kesintisiz güç kaynağının, motor çalışırken araba ağındaki sıçramalardan hoşlanmamasıdır. Gerçek bir radyo amatörleri için bu sorun çözüldü. Yalnızca motor durmuş haldeyken kullanılabilir.

Çoğunlukla UPS'ler, prizde 220V kaybolduğunda kısa süreli çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Uzun vadeli sürekli çalışmada, aktif soğutma sağlanması oldukça arzu edilir. Havalandırma, sabit versiyon ve araç invertörü için kullanışlıdır.

Tüm cihazlar gibi, motoru bağlı bir yükle çalıştırırken tahmin edilemeyecek şekilde davranacaktır. Otomobilin marş motoru Voltları çok fazla tüketir, en iyi ihtimalle batarya arızalıymış gibi savunmaya geçecektir. En kötü ihtimalle, 220V çıkışında atlamalar olacak, sinüs dalgası bozulacaktır.

Hazır bloklardan montaj

Sabit veya otomotiv invertörü 12v 220v'yi kendi ellerinizle monte etmek için, Ebey'de veya Çin'den satılan hazır blokları kullanabilirsiniz. Bu, kart imalatında, lehimlemede ve son kurulumda zaman kazandırır. Onlara timsahlı bir kasa ve tel eklemek yeterlidir.

Ayrıca tüm radyo bileşenleri ile donatılmış bir radyo tasarımcısı satın alabilirsiniz, sadece lehim için kalır.

2016 sonbaharının tahmini fiyatı:

1. 300W - 400 ruble;
2. 500W - 700 ruble;
3. 1000W - 1500 ruble;
4. 2000W - 1700 ruble;
5. 3000 W - 2500 RUB

Aliexpress'de arama yapmak için, "inverter 220 diy" arama kutusuna sorgunuzu girin. "DIY" kısaltması "DIY montajı" anlamına gelir.

500W kart, 160, 220, 380 volt için çıkış

Radyo kurucuları

Bir radyo kurucusu bitmiş bir panodan daha ucuzdur. En karmaşık öğeler zaten tahtada olabilir. Montajdan sonra, bir osiloskop gerektiren hemen hemen hiçbir kurulum gerekmez. Telsiz bileşenlerinin parametrelerinin aralığı ve derecelendirmeleri birbiriyle uyumludur. Bazen yedek parçaları bir çantaya koyarlar, deneyimsizlik nedeniyle aniden bacağınızı koparırsınız.

Güç dönüştürücü devreleri

Güçlü bir invertör, genellikle bir yazlık ev veya ev inşa ederken inşaat elektrikli aletlerini bağlamak için kullanılır. 500 watt için düşük güçlü bir voltaj dönüştürücü, çıkıştaki transformatör ve güç transistörlerinin sayısında 5000 - 10000 watt için güçlü olandan farklıdır. Bu nedenle, üretimin karmaşıklığı ve fiyatı neredeyse aynıdır, transistörler ucuzdur. En uygun güç 3000W'tır, bir matkap, öğütücü ve başka bir alet bağlayabilirsiniz.

12, 24, 36'dan 220V'a kadar çeşitli invertör şemaları göstereceğim. Böyle bir arabaya koymanız tavsiye edilmez, yanlışlıkla elektrikçiyi bozabilirsiniz. DC AC dönüştürücüler 12 ila 220'nin devresi basittir, ana osilatör ve güç bölümü. Jeneratör, popüler TL494 veya analoglarında yapılır.

Bağlantıda DIY üretimi için 12v'den 220v'ye kadar çok sayıda güçlendirici devre bulunabilir.
http://cxema.my1.ru/publ/istochniki_pitanija/preobrazovateli_naprjazhenija/101-4
Toplamda yaklaşık 140 devre var, bunların yarısı 12, 24'den 220V'a yükseltici dönüştürücüler. 50 ila 5000W arası kapasiteler.

Montajdan sonra, bir osiloskop kullanarak tüm devreyi ayarlamanız gerekecek, yüksek voltaj devreleri konusunda deneyim sahibi olmanız tavsiye edilir.

2500 watt'lık güçlü bir invertörü monte etmek için 16 transistöre ve 4 uygun transformatöre ihtiyacınız vardır. Ürünün maliyeti, benzer bir radyo tasarımcısının maliyetiyle kıyaslanabilecek kadar önemli olacaktır. Bu tür maliyetlerin avantajı çıktıda saf bir sinüs olacaktır.

Bu makale, tarafından sunulan materyallere göre hazırlanmıştır. Alexander Germanovich Semenov, Rus-Moldavya araştırma ve üretim kuruluşu "Elkon", Kişinev'in yöneticisi. Yazının hazırlanmasına işletmenin baş mühendisi de katıldı. Alexander Anatolyevich Penin... Alexander Germanovich şöyle yazar:
"Güç kaynakları alanında uzmanlaşarak, bilinenlerden farklı olan çıkış parametrelerinin derinlemesine ayarlanmasıyla rezonans dönüştürücüler inşa etmek için bir yöntem oluşturmayı başardık. Bu yöntem için uluslararası bir patent elde edildi. Yöntemin avantajları en çok güçlü yapıda ortaya çıkıyor - 500'den onlarca kilowatt'a - Dönüştürücü, pratikte herhangi bir modda anahtarların akımını kesme moduna sahip olmadığı için çıkışta kısa devreye karşı hızlı koruma devrelerine ihtiyaç duymaz.Ayrıca, geçiş akımlarının oluşma olasılığı da ortadan kaldırılmıştır. yüke bağlı olarak 0.92-0.96'lık bir güç faktörü elde etmeyi mümkün kılan, besleme hattı redresörünün filtresinin kondansatörü, dönüştürücünün çıkışına, rezonans devresinin frekansı değişmez ve bu, dönüştürücünün radyasyonunu her yönden etkili bir şekilde filtrelemeyi mümkün kılar. Uygulama elektrokimyasal koruma için akım kaynakları - "Elkon" markasının katodik koruma istasyonları şeklinde gerçekleştirildi. Güç 600, 1500, 3000 ve 5000 watt. Nominal moddaki verimlilik 0,93-095 seviyesindedir. VZLET, NPO VZLET'te sertifika testlerini geçmiştir. Yavaş, sıkı bir uygulama var. Bütün bunlar fikrin canlılığını doğrular. Ancak bana öyle geliyor ki ticari başarıya ulaşmak için bir fikrin dikkatini çekmek için popüler hale getirilmesi gerekiyor. "
İş arkadaşlarına yardımcı olmak her zaman bir zevktir, özellikle Elkon ürünlerinin altında yatan fikir yeni olduğu için.

Şu anda, profesyonel kullanım için geliştirilen güç elektroniği cihazları ve cihazları, ağırlık, boyutlar, verimlilik, güvenilirlik, maliyet gibi kriterlere göre aktif olarak optimize edilmektedir. Bu gereksinimler giderek daha katı hale geliyor, yani müşteri minimum boyutlara ve ağırlığa sahip ve aynı zamanda yüksek verimlilik, yüksek güvenilirlik ve düşük maliyetli bir cihaza sahip olmak istiyor.

Ürünlerin tüketici özelliklerini iyileştirmek için, iyi bilinen önlemlere başvurmak gerekir: dönüşümün çalışma frekansını arttırmak, güç elemanlarındaki güç kayıplarını azaltmak, devrenin güç bölümündeki dinamik aşırı yüklenmeleri azaltmak veya ortadan kaldırmak. Çoğu zaman bu önlemler birbiriyle çelişir ve belirli sonuçlara ulaşmak için geliştirici bazı, bazen çok zor, uzlaşmalar yapar. Bu nedenle, dönüştürme teknolojisinin parametrelerinin daha fazla optimizasyonu, yalnızca bu cihazları inşa etmenin yeni ilkelerine geçişle mümkündür.

"Elkon" un sunduğu voltaj regülasyon yöntemi ile içerdiği yenilik arasındaki temel farkı anlamak için öncelikle regülatörlerin geleneksel yapısından bahsedelim. Güç elektroniği alanında önemli bir cihaz sınıfı olan DC-DC dönüştürücüler (DC / DC dönüştürücüler), geleneksel olarak aşağıdaki şemaya göre oluşturulur: birincil bağlantı, DC voltajını değişken bir yüksek frekansa dönüştürür; ikincil bağlantı, alternatif gerilimi doğrudan gerilime dönüştürür. Dönüştürücü genellikle DC çıkış voltajının değerini kontrol eden veya gerekli seviyede tutan bir regülatör içerir.

Yüksek frekanslı dönüştürme çeşitli şemalar kullanılarak gerçekleştirilebilir, ancak itme-çekme devreleri hakkında konuşursak, burada iki tür adlandırabiliriz: güç anahtarlarının akımının dikdörtgen şekline sahip devreler ve anahtarların akımının sinüzoidal (veya yarı sinüzoidal) şekline sahip rezonant.

Dönüştürücülerin verimliliği, büyük ölçüde, çalışma akımı değerleri değiştirilirken güç elemanları üzerindeki dinamik anahtarlama kayıpları tarafından belirlenir. 100 W'dan daha fazla güce sahip dönüştürücü geliştirme deneyimi, temel olarak düşük anahtarlama sürelerine sahip anahtarlama elemanlarının (transistörler) kullanılması ve anahtarlamalarının doğru yörüngesinin oluşması nedeniyle bu kayıpları azaltmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Mevcut element tabanı elbette oldukça yüksek dinamik özelliklere sahiptir, ancak yine de ideal olmaktan uzaktırlar. Bu nedenle, teknolojik kısıtlamalar genellikle güç devresinin elemanları üzerinde önemli aşırı gerilimlere neden olur, bu da dönüştürücünün genel güvenilirliğinin azalması anlamına gelir.

Doğru anahtarlama yörüngesinin oluşturulması, anahtarlama aşırı gerilimlerini de önemli ölçüde azaltabilen önemli bir görevdir. Bu yöntem, enerjiyi anahtarlama elemanının (transistör anahtarı) gerçek güç kısmı ile şekillendirme elemanı arasında yeniden dağıtarak sözde "yumuşak" anahtarlamayı sağlar. Kayıpların azalması, biriktirdikleri enerjinin geri dönüşü nedeniyle oluşur. Şekillendirme elemanlarının iyi bilinen temsilcilerinin her türlü RCD devresi, sönümleme direnci, durdurucu vb. Olduğunu hatırlayın.

Gerçek dönüştürücüler geliştirme pratiği, yüzlerce ila binlerce watt nominal güce sahip bir cihaz oluştururken, ısı kayıplarını en üst düzeyde azaltmak için dönüştürücünün genel verimliliğini düşürmek için her bir watt efektif güç için kelimenin tam anlamıyla "vermek" gerektiğini göstermektedir.

Diğer bir sorun, yükte yüksek hızlı kısa devre (kısa devre) korumasına olan ihtiyaç ile ilgilidir. Esas olarak sorun, aşırı hızlı korumanın yanlış açtırmalara karşı çok hassas hale gelmesi ve herhangi bir tehlike olmadığında bile sürücüyü tetiklemesidir. Çok yavaş bir koruma, yanlış pozitiflere karşı dirençlidir, ancak cihazı pek korumaz. Optimum korumayı tasarlamak için çok çaba harcamalısınız.

Yukarıdakilerle bağlantılı olarak, klasik yüksek frekans dönüştürücü, güç dönüştürücü teknolojisi için modern gereksinimleri tam olarak karşılamıyor. Bu cihazları inşa etmenin yeni yollarını aramaya ihtiyaç vardır.

Son zamanlarda, mühendisler dikkatlerini büyük potansiyele sahip cihazlar olarak rezonans dönüştürücülere çevirdiler. Rezonans dönüştürücülerinde, temelde daha az dinamik kayıplar vardır, çok daha az parazit yaratırlar, çünkü anahtarlama, harmonik bakımından zengin doğrudan kenarlarda değil, sinüzoidale yakın pürüzsüz bir sinyal şeklinde gerçekleşir. Rezonans dönüştürücüler daha güvenilirdir, kısa devre akım sınırlaması doğal olarak meydana geldiği için yükte kısa devreye (SC) karşı yüksek hızda koruma gerektirmezler. Doğru, akımın sinüzoidal şekli nedeniyle, güç elemanlarındaki statik kayıplar biraz artar, ancak rezonans dönüştürücüler, güç elemanlarının anahtarlama dinamikleri için çok fazla talepte bulunmadığından, doygunluk voltajı, warp-speed IGBT'den daha düşük olan standart sınıf IGBT transistörler kullanılabilir. -transistörler. Ayrıca SIT transistörlerini ve hatta bipolar olanları da hatırlayabilirsiniz, ancak sitenin yazarına göre, bu bağlamda ikincisini hatırlamamak daha iyidir.

Bir güç devresi inşa etme açısından, rezonans dönüştürücüler basit ve güvenilirdir. Bununla birlikte, şimdiye kadar, çıkış voltajının düzenlenmesi ile ilgili temel problemler nedeniyle geleneksel yarım köprü ve köprü dönüştürücülerin yerini alamadılar. Geleneksel dönüştürücüler, darbe genişlik modülasyonuna (PWM) dayalı kontrol prensibini kullanır ve burada zorluk yoktur. Rezonans dönüştürücülerinde, PWM ve diğer özel yöntemlerin kullanılması (örneğin, anahtarlama frekansını değiştirerek frekans kontrolü), bazı durumlarda klasik dönüştürücülerdeki kayıplarla karşılaştırılabilir hale gelen veya hatta onları aşan dinamik kayıplarda bir artışa neden olur. Şekillendirme devrelerinin kullanımı, sınırlı bir frekans aralığında ve çok küçük bir düzenleme derinliği ile kendini haklı çıkarır. Anahtarlama frekansında, ortalama yük akımında ve dolayısıyla çıkış gücünde bir azalmaya yol açan önemli bir düşüşe dayanan biraz daha etkili bir yöntem vardır. Ancak bu frekans düzenleme yöntemine bir uzlaşma da denilebilir, bu da modern gereksinimleri yeterince karşılamadığı anlamına gelir.

Yine de, rezonans dönüştürücüler o kadar cazipti ki, verimliliklerini ve kontrol derinliğini artırmak için birkaç yol daha icat edildi. Ne yazık ki, bu fikirlerin yeterince etkili olmadığı da kanıtlandı. Çıkışa takılan ek bir darbe regülatörünün kullanılması, bir dönüşüm bağlantısı daha kullanma ihtiyacına yol açar, bu da verimliliği düşürdüğü anlamına gelir. Transformatörün anahtarlamalı tasarımı, dönüştürücüyü yine büyük ölçüde karmaşıklaştırır, maliyetini artırır ve tüketici uygulamaları için elverişsiz hale getirir.

Yukarıdakilerden, rezonans dönüştürücülerin yaygın kullanımını engelleyen ana sorunun, çıkış voltajının derinlemesine düzenlenmesi için etkili bir yöntemin yaratılmasında yattığı sonucuna varabiliriz. Bu sorun çözülürse, güç elektroniği cihazlarının özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmek, bunların zaten hakim olan ve dönüştürücü teknolojisinin yeni uygulama alanlarına daha da yayılması mümkün olacaktır.

"Elkon" işletmesinin uzmanları, anahtarlama frekansını düşürerek düzenleme yöntemini araştırmada önemli ilerleme kaydetmeyi başardılar. Rezonans devresinin temel avantajını koruduğu için temel alınan bu yöntemdi - sıfır akımda anahtarlama. Geleneksel bir rezonant dönüştürücüde meydana gelen süreçlerin incelenmesi, şemasını geliştirmeyi ve çok çeşitli yüklerde ve kabul edilebilir bir frekans aralığında daha verimli bir kontrol mekanizması bulmayı mümkün kıldı ve bu, uluslararası bir patentin temelini oluşturdu. Ek olarak, hem nominal yükte hem de kısa devre modunda güç transistör akımlarının aynı amplitüdünü elde etmek mümkündü, maksimum anahtarlama frekansında bile güç transistörleri yoluyla akımlar yok, "yumuşak" yük özelliği (geleneksel bir rezonant dönüştürücününkinden çok daha iyi).

Modernize edilmiş rezonant dönüştürücünün tüm devresi, "Elkon" işletmesinin "know-how" konusudur, ancak okuyucuya iyileştirmenin ne olduğunu açıklamak için, "Sabit voltajın kontrollü rezonans dönüştürme yöntemi" patentinden alınan bilgiler aşağıda verilmiştir.

Buluş, çeşitli uygulamalar için güçlü, ucuz ve verimli ayarlanabilir yüksek frekanslı transistör rezonans voltaj dönüştürücülerinin uygulanmasına yöneliktir. Bunlar kaynak dönüştürücüler, endüksiyonlu ısıtma tesisatları, radyo vericileri ve daha fazlası olabilir.

Yayınlanmış bir ayarlanabilir rezonans voltaj dönüştürücüsünün bir prototipi var. Prototipte: kendi periyodu To ve güç anahtarlarının Tk anahtarlama periyodu ile bir salınım yaratılır; kapasitif ve endüktif enerji depolaması, sabit bir voltaj kaynağından tüketilerek ve enerjinin bir kısmının bir doğrultucu ile yüke aktarılmasıyla kullanılır; Tk anahtarlarının anahtarlama frekansının To'ya yakın doğal salınım süreleri ile rezonanstan ayrılma nedeniyle voltaj regülasyonu gerçekleştirilir.

Yukarıda belirtildiği gibi, detuning, dinamik kayıplarda önemli bir artışa yol açar ve genel olarak, konvertörün güvenilirliğini azaltır, çünkü detuning, rezonant dönüştürücünün ana avantajını - sıfır akımlarda anahtarlama - kaybeder. Bütün bunlar, yöntemin yalnızca düşük güçlü dönüştürücülerde kullanılmasının tavsiye edildiği gerçeğine yol açar.

Eserde yayınlanan daha yakın bir prototip var. Bu prototipte, kendi To periyodu ve Tk anahtarlarının anahtarlama periyodu, ancak Tk\u003e To; kapasitif ve endüktif enerji depolaması, sabit bir voltaj kaynağından tüketilerek ve enerjinin bir kısmının bir doğrultucu ile yüke aktarılmasıyla kullanılır; çıkış voltajı anahtarlama süresi Tk değiştirilerek düzenlenir. Bununla birlikte, burada kapasitif depolamanın yük yoluyla deşarj olması nedeniyle kapasitif depolamanın fazla enerjisi güç kaynağına geri döndürülür ve güç anahtarlarının akım darbelerinin önünün sınırlandırılması ek endüktif depolama kullanılarak gerçekleştirilir. Bu yöntem, rezonans dönüştürücünün ana avantajını korur - güç anahtarlarını sıfır akımda değiştirme yeteneği.

Ne yazık ki, bu prototipin birkaç dezavantajı da var. Temel dezavantajlardan biri, anma veya maksimum frekansta yük devresinde aşırı yük veya kısa devre olması durumunda anahtarların akımındaki artıştır. Bu durumda endüktif elemanlar büyük miktarda enerji depoladıkları için, kısa sürede (Tk-To) / 2 güç kaynağına tam olarak dönme zamanı yoktur. Diğer bir dezavantaj, anahtarlama cephesi ayarlanmış olmasına rağmen, anahtarlar aracılığıyla akımın zorla kesilmesidir. Burada, anahtar elemanların karmaşık korumasına sahip olmak gerekli hale gelir, genel voltaj düzenleme aralığını daraltır, bu da dönüştürücünün kapsamının daralmasına neden olur.

Bu yöntemin uygulanabileceği cihaz, kapasitif bir voltaj bölücüye (kapasitif depolama) ve yarım köprü transistör rafı ile kapasitif bölücünün orta terminali arasına bir yük ile bağlanan bir endüktif depolamaya sahip geleneksel bir rezonant yarım köprü dönüştürücüdür. Ek endüktif akümülatörler, her anahtar elemanın dallarına veya devresine dahil edilmiştir.

Elkon işletmesi tarafından önerilen cihaz, geniş bir yük voltaj regülasyonu yelpazesi sağlama sorununu çözmekte ve böylece uygulama kapsamını genişletmektedir. Yeni yöntemde, prototiplerle bazı benzerlikler bulabilirsiniz ve: salınımlar kendi bir To ve bir anahtarlama periyodu Tk ve Tk\u003e To ile yaratılır, kapasitif ve endüktif depolama da sabit bir voltaj kaynağından tüketim ve enerjinin bir kısmının bir doğrultucu ile yüke aktarılması ile kullanılır. Kapasitif depolamanın fazla enerjisinin kaynağa geri dönmesi, Tc değiştirilerek voltaj regülasyonu yapılır. Yöntemin yeniliği, birinci salınımlarla eşzamanlı olarak, ikinci salınımların, aynı kapasitif depolamayı ve bir kapasitif depolamadan enerji tüketimi ve bir redresör ile bir yüke enerji aktarımını içeren ikinci bir endüktif depolamayı kullanarak, doğal bir To ve bir anahtarlama süresi Tk ile yaratılması gerçeğinde yatmaktadır.

Önerilen yöntemin ana özelliği, birinci ve ikinci salınımların akımlarının, anahtar elemanlar boyunca, içlerinden geçen toplam akımın kesilmeyecek şekilde eşzamanlı olarak akmasıdır; bu, bir kısa devre durumunda bile endüktif depolama cihazlarının enerjisinin maksimum frekansta döndürülmesine izin verir. Bu durumda, anahtar elemanların akımının genliği, nominal değerler seviyesinde kalır. Bu yöntem, rezonant dönüştürücünün problemini başarılı bir şekilde çözen tüm anahtarlama periyotları Tc aralığında "çalışır".

Cihaz gösterilen resim 1, çıkışları transistörlerin (2) ve (3) kapılarına bağlanan ve bir yarım köprü rafı (yarım köprü kolu) oluşturan kontrollü bir ana darbe üreteci (1) içerir. Transistörlerin (2) ve (3), (5) olarak gösterilen kapasitif bir depolama (rezonant kapasitör) aracılığıyla ortak bağlantı noktası, transformatör-redresör yükünün (6) terminallerinden birine bağlanır. (7) ve (8) olarak gösterilen endüktif depolama (rezonant bobinler) seri olarak bağlanmıştır. Ortak bağlantı noktaları diğer yük terminaline (6) bağlıdır. Besleme voltaj kaynağı (9), jiklenin (7) alt terminallerine ve transistörün (2) vericisine bağlanır. Şokun (8) üst terminali, transistörün (3) kollektörüne bağlıdır.

Üzerinde şekil 2 bu rezonant dönüştürücünün çalışmasını gösteren grafikler gösterilmiştir. Ana jeneratör (1), aşağıda gösterilen parafaz kontrol darbelerini üretir. şekil 2 a-b, To / 2 ve ayarlanabilir anahtarlama periyodu Tk, bu da transistörleri (2) ve (3) açar. Konvertörün kararlı durum çalışma modunda, t1 zamanında, transistöre (2) bir kontrol darbesi uygulanırken, bir sinüzoidal akım darbesi I1, şek. 2 inç, - sözde "ilk salınımlar". Bununla eşzamanlı olarak akım I2, transistörün (3) antiparalel (karşıt) diyotundan (4) - "ikinci salınımlar" akmaya devam eder.

resim 3 Devrenin ilk döngüsü

Üzerinde figür 3 (t1 ... t2) aralığındaki davranışını yansıtan devrenin ilk saatini gösterir. Grafiği gösterilen U5 voltajlı rezonans kondansatörü (5) şekil 2 d., bir transformatör (6.1), bir redresör (6.2) ve yükün kendisini (6.3) içeren bir transformatör-redresör yükü (6) vasıtasıyla yeniden şarj edilir. İlk rezonans bobini (7) enerji depolar. Aynı zamanda, rezonans kondansatörü (5), grafiği aşağıdaki şekilde gösterilen bir U8 voltajı ile ikinci rezonant bobini (8) vasıtasıyla boşaltılır. Şekil 2 d... Bobin (8), grafikte gösterilen polariteye göre enerjiyi depolar.

resim 4 Devrenin ikinci döngüsü

Üzerinde Şekil 4 devrenin ikinci adımı (t2 ... t3) aralığındaki davranışını yansıtır şekilde gösterilir. Rezonans kondansatörü (5), transformatör-redresör yükü (6) ve birinci rezonant jikle (7) üzerinden yeniden şarj olmaya devam etmektedir. Ayrıca, rezonant kapasitör (5), belirtilen polariteye göre enerji veren ikinci rezonant bobini (8) aracılığıyla yeniden şarj edilir.

resim 5 Devrenin üçüncü döngüsü

Üzerinde Şekil 5 (t3 ... t4) aralığındaki davranışını yansıtan devrenin üçüncü döngüsü gösterilmiştir. Rezonans kondansatörü (5), grafikte gösterilen gerilim U7 ile transformatör-redresör yükü (6) ve birinci rezonans bobini (7) üzerinden şarj olmaya devam eder. şekil 2 f... Aynı zamanda, rezonant kapasitör (5), belirtilen polariteye göre enerji vermeye devam eden ikinci rezonant bobinden (8) zaten şarj edilmektedir.

resim 6 Devrenin dördüncü döngüsü

Üzerinde Şekil 6 (t4 ... t5) aralığındaki davranışını yansıtan devrenin dördüncü döngüsü gösterilmiştir. Rezonans kondansatörü (5), halihazırda şekilde gösterilen polariteye göre enerji veren transformatör-redresör yükü (6) ve birinci rezonant bobini (7) üzerinden şarj olmaya devam etmektedir. Aynı zamanda rezonans kondansatörü (5), ikinci rezonant indüktörden (8) şarj olmaya devam etmektedir.

Üzerinde figür 8 devrenin altıncı saati (t6 ... t7) aralığındaki davranışını yansıtır şekilde gösterilir. Rezonans kondansatörü (5), enerjiyi transformatör-redresör yükü (6) ve birinci rezonant bobini (7) vasıtasıyla güç kaynağına (9) aktarır. Bu durumda, akım I1 yönünü değiştirir.

resim 9 Devrenin yedinci döngüsü

Üzerinde figür 9 Devrenin (t7 ... t8) aralığındaki davranışını yansıtan yedinci döngüsü gösterilir. Transistöre (3) bir kontrol darbesi uygulanırken, sinüzoidal akım darbesi I2'ye göre akmaya başlar. şek. 2 inçbu transistör aracılığıyla ("ikinci salınım"). Akım I1 aynı zamanda transistörün (2) antiparalel diyotundan (10) akmaya devam eder - "ilk salınım". Rezonans kondansatörü (5), transformatör-redresör yükü (6) ve birinci rezonans bobini (7) üzerinden - besleme voltajı kaynağına (9) ve ikinci rezonant bobine (8) enerji verir.

Üzerinde figür 11 (t9 ... t10) aralığındaki davranışını yansıtan devrenin dokuzuncu döngüsünü gösterir. Tüm depolama cihazları enerjilerini bırakır.

Üzerinde figür 13 (t11 ... t1) aralığındaki davranışını yansıtan devrenin son döngüsünü gösterir. Rezonans kondansatörünün (5) deşarjı olur, ardından işlemler tekrarlanır.

Dikkat edin: t6-t7 zaman aralığında, akım I1 yönünü değiştirdiği için enerji kaynağa döndürülür. I1 akımının negatif genliği, dönüştürücünün yükü tarafından belirlenir. Bu gerçek, yöntemin ek avantajlarını belirler - akımın anahtarlardan geçen genliği, yükte kısa devreye kadar artmaz. Ayrıca, geçiş akımları sorunu tamamen yoktur, bu da transistörleri kontrol etmeyi kolay ve güvenilir hale getirir. Kısa devre modunu önlemek için hızlı koruma oluşturma sorunu da ortadan kalkar.

Bu fikir, Elkon'un şu anda ürettiği prototiplerin ve seri ürünlerin temelini oluşturuyordu. Örneğin, yer altı boru hatları için bir katodik koruma istasyonu için tasarlanmış 1,8 kW gücünde bir voltaj dönüştürücü, tek fazlı bir AC 220 V 50 Hz ile çalıştırılır. Yerleşik karşıt diyotlu IRG4PC30UD tipi ultra hızlı sınıfın güç IGBT transistörlerini kullanır, rezonans kapasitörünün (5) kapasitansı 0.15 μF'dir, rezonant bobinlerin (7) ve (8) indüktansı her biri 25 μH'dir. Doğal salınımların periyodu To 12 μs, transformatörün (6.1) dönüşüm oranı 0.5 olup, nominal yük aralığını (0.8 ... 2.0) Ohm belirler. Anahtarlama periyodu Tk'nin minimum değeri için, 13 μs'ye eşit (77 kHz'e eşit bir fk anahtarlama frekansında) ve 1 Ohm'luk bir yük için, sırasıyla I1 ve I2 akımlarının genlikleri artı 29 A ve eksi 7 A'dır. 0,5 Ohm'luk bir yük için, I1 ve I2 akımlarının genlikleri sırasıyla artı 29 A ve eksi 14 A. Kısa devre durumunda bu değerler artı 29 A ve eksi 21 A, yük üzerinden ortalama akım 50 A, yani kısa devre akımını sınırlamanın etkisi ortaya çıkıyor.

Üzerinde figür 14 dönüştürücünün kontrol özellikleri ailesi gösterilir. Anahtarlama frekansı aralığının tamamında, anahtarlama darbelerinin sıfır akımlarda uygulandığına dikkat etmek önemlidir. Bu sonuçlar OrCAD 9.1 devre modelleme sisteminde elde edildi, ardından tam ölçekli bir model üzerinde test edildi.

Karşılaştırma için figür 15 benzer güce sahip klasik bir rezonant dönüştürücünün kontrol özellikleri ailesi sunulmuştur. Minimum anahtarlama süresi Tk, geçiş akımlarının oluşması nedeniyle artar ve 14 μs'dir (72 kHz'ye eşit bir anahtarlama frekansı fk ile). Bu anma frekansı için anahtarlama modu sıfır akımdadır. 1 Ohm'luk bir yük direnci için, yük akımının genliği 30A'dır, 0,5 Ohm'luk bir direnç için genlik zaten 58A'dır. Kısa devre durumunda, transistörlerden geçen akımın genliği 100 A'dan fazla olur ve güç transistörlerinin anahtarlanması artık sıfır akımda değildir, ancak ortalama yük akımı 180 A'dan fazla olur Bu nedenle, daha önce de belirtildiği gibi, bir kazayı önlemek için hızlı kısa devre korumasına ihtiyaç vardır. ...

Düzenleme bölümü "A" (ince çizgiler), sıfır akımda olmayan anahtarlama modunu karakterize eder. Pratik olarak ilgi çekici olan, anahtarlama frekansı nominal frekansın iki veya daha fazla katı olduğunda düzenleme bölümü "B" dir. Klasik bir dönüştürücü için bu şekilde düzenleme derinliğinin bir Elkon dönüştürücüsünden çok daha az olduğu ve daha düşük bir anahtarlama frekansında çalıştırma ihtiyacının klasik bir dönüştürücünün özgül enerji performansını kötüleştirdiği not edilebilir. Sunulan Elkon dönüştürücü, pratik olarak kabul edilebilir kontrol özelliklerine ve bir dizi anahtarlama frekansına sahiptir.

Yumuşak yük karakteristiği göz önüne alındığında, bir AC voltajı ile paralel bağlanmış iki dönüştürücünün faz kontrolü ile çıkış voltajını sabit bir frekansta kontrol etmek mümkündür. Bu seçenek 1,2 kW modelde test edilmiştir. Çıkış voltajı sıfırdan maksimuma değişir.

Elde edilen sonuçlar, yeni bir rezonans dönüştürme yöntemi kullanan voltaj dönüştürücülerin, onlarca veya daha fazla kW için PWM düzenlemesine sahip geleneksel dönüştürücüleri kullanmanın tüm alanlarında daha geniş uygulama bulacağını göstermektedir.

Ve şimdi - biraz seri üretim hakkında. Elkon işletmesi şunları üretir:
- nominal modda verimliliği% 93'ten daha kötü olmayan 0,6, 1,5, 3,0 ve 5,0 kW kapasiteli katodik koruma istasyonları;
- 220 volt 50 Hz ağdan güç alan 5.0 ve 8.0 kW gücünde manuel ark kaynağı kaynakları;
- 380 volt 50 Hz'lik üç fazlı bir ağ ile çalışan 12 kW gücünde manuel ark kaynağı için kaynaklar;
- 220 volt 50 Hz ağdan güç alan 7.0 kW gücünde dövme boşlukları ısıtmak için kaynaklar;
- 200 ila 650 V giriş voltajı ve 400 V çıkış voltajı ile 5.0 kW gücünde yüksek voltajlı bir güneş pili için dönüştürücüler; Dönüştürücünün çıkış voltajı 100 Hz frekanslı bir sinüzoidal yasaya göre modüle edilirken ve ardından yarım dalgaların dağıtımı sırasında, elektrik güneş pilinden 220 volt 50 Hz ağa aktarıldı.
Şirketin çalışanları, bu fikrin, kaynak ekipmanı yapımıyla uğraşan deneyimli radyo amatörlerine de ilham vereceğini umuyor.

EDEBİYAT
Meshcheryakov V.M. Güç elektroniği bölgesel "Enerji Tasarrufu" // Elektrik Mühendisliği problemlerini çözmenin etkili bir yoludur. 1996.12.1.
Yüksek frekanslı transistör dönüştürücüler. / E.M. Romash, Y.I.Drabovich, N.N. Yurchenko, P.N. Shevchenko -M .: Radyo ve iletişim, 1988.-288p.
Goncharov A.Yu. Seri olarak üretilen transistör güç dönüştürücüleri // Elektronik: Bilim, Teknoloji, İşletme. 1998. 2. S. 50.
Kovalev F.I., Florentsev S.N. Güç elektroniği: dün, bugün, yarın // Elektrik Mühendisliği. 1997.11 s.2.
Dmitrikov V.F. ve diğerleri. Transformatörsüz girişli yeni yüksek verimli evsel güç kaynakları // http //: www.add.ru/r/konkurs/st.18.html
Patanov D.A. Gerilim invertörlerinde anahtarlama kayıplarını azaltmanın genel sorunları // http://www.add.ru/r/konkurs/avtst8.html
Zhdankin V.K. Zicon Electronics'in güç elektroniği cihazları // Modern otomasyon teknolojileri. 2001.N1. S. 6.
Belov G.A. Yüksek frekanslı tristör-transistörlü DC gerilim dönüştürücüler. -M .: Energoatomizdat, 1987.-120s.
PCT patenti, W094 / 14230, 23.06.94, H02M 3/335.
Patent PCT / MD 03/00001. 16 Mayıs 2002, H02M3 / 337 Ne yazıyorlar

Rezonant invertörler, dönüştürücü teknolojisinde yaygın olarak bilinmektedir. Salınımlı devre nedeniyle güç devresinde harmonik bir akım biçimi sağlarlar. Şekil 5.13'teki diyagram ve diyagramlarla gösterilen rezonant bir invertörün çalışma prensibini düşünün.

Şekil 5.13 - Rezonant bir invertörün çalışma prensibi

Bu şekilde, S 1, S2, antifazda çalışan kontrollü anahtarlardır. S 1 anahtarı kapandığında, akım i 1 harmonik yasasına göre büyümeye başlar. Kayıplı döngünün doğal frekansı

(5.8)

T 0/2 aralığı boyunca, devredeki akım sıfıra eşit olur ve anahtar, anahtarlanan gücün sıfır değerinde açılır. T1 zamanında, anahtar S2 kapanır ve reaktif elemanlar arasındaki titreşimsel enerji alışverişi nedeniyle yükteki akımın negatif bir yarı dalgası oluşur. Yine, T 0/2 yoluyla, devredeki akım sıfır olur, S2 açılır ve S1 anahtarı kapanır, vb. Konturun kalite faktörü

(5.9)

Anahtarların anahtarlama frekansı, devrenin rezonans frekansına karşılık gelirse
, yük boyunca voltaj dalga formu harmoniğe yakın ve etkin değeri
(5.10)

Yük, seri olarak (Şekil 5.13'teki gibi) veya reaktif elemanlardan herhangi birine paralel olarak, genellikle bir kapasitörle bağlanabilir.

Rezonant inverterlerin avantajları:

a) anahtarlama için güç kayıplarının azaltılması. Özellikle önemli parametrelerin büyük bir teknolojik yayılım olduğu koşullarda. Sözde "yumuşak" anahtarlama sağlanır,

b) hem yayılan (radyo paraziti) hem de teller yoluyla (iletken) yayılan yüksek frekanslı parazit düzeyini besleme ağına ve yüke azaltmak,

c) itme-çekme devrelerinde geçiş akımlarının olmaması,

artan güvenilirlik.

Rezonans inverterlerin dezavantajları:

a) rezonans fenomenine bağlı olarak, besleme voltajı üzerinde reaktif elemanlar üzerindeki voltajın önemli bir fazlalığı;

b) dikdörtgen voltaj ile karşılaştırıldığında yumuşatma filtrelerinin boyutunda bir artış;

c) anahtarların daha yüksek kurulum gücü.

Rezonant invertörlü bir transistör dönüştürücünün yaklaşık diyagramı Şekil 5.14'te gösterilmektedir. Yük R H, tam dalgalı bir doğrultucu VD 1 ve VD 2 aracılığıyla C K kapasitörüne paralel olarak bağlanır.

Şekil 5.14 - Rezonant dönüştürücülü dönüştürücü

TV transformatörü, şebeke ve yükler arasında voltaj seviyesi eşleştirme ve galvanik izolasyon sağlar. Çıkış voltajı, kontrol devresinin saat frekansının (f T) frekans modülasyonu ile stabilize edilir. F T, L K C K devresinin rezonans frekansından biraz daha az seçilir. Frekansı ayarlayarak, yaklaşık% 0.1'lik bir kararsızlık elde edilebilir. Gürültü seviyesi, rezonanslı olmayan invertör devrelerinden yaklaşık 15 dB daha düşüktür.

İnvertörlerin anahtarlarını kontrol etmek için birçok özel ve evrensel kontrolör geliştirilmiştir, örneğin, 1114EU1 ... 1114EU5, UC3846, UC3875, TL494, TL599, vb.

5.5 Çözümlü dönüştürücüler için görev örnekleri

Örnek 5.5.1

İlk veri:redresörlü bir voltaj dönüştürücü ve devresi Şekil 5.15'te gösterilen bir çıkış yumuşatma filtresi vardır. Parametreleri:
,,
,
,
.

Tanımlamak bu kaynağın yükü boyunca voltajın büyüklüğü (tüm elemanlar idealdir).

Şekil 5.15 - Güç kaynağı şeması

Karar. Güç kaynağının yumuşatma filtresinin (diyot VD3) girişindeki voltaj, Şekil 5.16'da gösterilen forma sahiptir.

Sabit bileşen

,

nerede
- dönüşüm oranı,

- darbe görev döngüsü.

Şekil 5.16 - Doğrultucu çıkış voltajı dalga formu

Örnek 5.5.2

İlk veri:Sürücünün çıkışındaki gerilim dalga biçimi Şekil 5.17'deki gibi görünür.

Tanımlamakinverter kontrol darbelerinin görev döngüsünün optimal değeri (
) 3. ve 5. harmoniklerin minimum içeriği açısından.

Karar. Bir kare dalga için çıkış voltajının harmonik bileşenleri, görev döngüsüne aşağıdaki bağımlılığa sahiptir:

Bu ifadeye göre, k \u003d 1, k \u003d 3 ve k \u003d 5 olmak üzere üç harmonik için ayar eğrileri oluşturuyoruz (Şekil 5.18).

Şekil 5.18 - İnverter çıkış voltajının harmonik bileşenleri

Grafiksel bağımlılıklardan 3. ve 5. harmoniklerin minimum içeriğinin K 3 \u003d 0.73'te oluştuğu görülebilir.

Örnek 5.5.3

İlk veri: Doğrultucu diyotun ters bağlantılı tek uçlu bir dönüştürücü vardır (Şekil 5.19). Şema parametreleri:
,
,
,
.

Şekil 5.19 - Gerilim dönüştürücü

Tanımlamakideal anahtarlar için minimum doldurma faktörü değeri.

Karar.Transformatörün nominal modda çıkışında, maksimum gerilim 30V'dur, çünkü
... Çıkış voltajının ortalama değeri
... Minimum görev döngüsü, maksimum voltaj sapmasına karşılık gelir, yani.

.

Örnek 5.5.4

İlk veri:Parametrelere sahip yarım köprü invertörüne dayanan bir voltaj dönüştürücü (Şekil 5.20) vardır:,
,
, yük akımı
.

Şekil 5.20 - Gerilim dönüştürücü

Tanımlamakkapalı bir transistörün (VT1 veya VT2) kollektöründeki voltaj ve transformatörün birincil devresindeki akımın maksimum değeri I 1.

Karar.Kapalı transistörün kollektöründeki voltaj, besleme voltajı seviyesini aşmaz, yani.
.

Transformatörün ana devresindeki akımın maksimum değeri: