Энергетическая электроника Мишуров Владимир Сергеевич Ст.преподаватель кафедры «Промышленная электроника», Зав. лабораторией "Преобразовательной техники. - презентация

1 Энергетическая электроника Мишуров Владимир Сергеевич Ст.преподаватель кафедры «Промышленная электроника», Зав. лабораторией "Преобразовательной техники и импульсно модуляционных систем"

2 Тема занятия : Звено повышенной частоты

3 1. Свойства звена повышенной частоты 2. Непосредственные преобразователи постоянного напряжения (НПН) 3. Фильтрация выходного напряжения 4. Расчетные соотношения для НПН

4 1. Звено повышенной частоты Структура с преобразованием энергии на ключах постоянного тока Частотно-зависимые характеристики электромагнитных элементов Преобразователь постоянного напряжения в постоянное

5 Структура с преобразованием энергии на ключах переменного тока

6 Два состояния транзистора: а) транзистор включен (режим насыщения); б) транзистор выключен (режим отсечки). Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН понижающего типа

7 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН понижающего типа

8 Два режима работы : а) режим прерывистого тока дросселя; б) режим непрерывного тока дросселя. Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН понижающего типа

9 Временные диаграммы токов и напряжений, характерные для НПН понижающего типа Желтым цветом - режим прерывистого тока дросселя

10 Вопрос 1 Как выглядит регулировочная характеристика НПН понижающего типа при изменении относительной длительности открытого состояния в пределах от 0 до 1 ?

11 Ответ 1 Регулировочная характеристика НПН понижающего типа линейно возрастает от 0 до U вх - напряжения входа

12 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН повышающего типа транзистор включен (режим насыщения)

13 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН повышающего типа транзистор выключен (режим отсечки)

14 Временные диаграммы напряжений и токов, характерные для НПН повышающего типа

15 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН инвертирующего типа транзистор включен (режим насыщения)

16 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН инвертирующего типа транзистор выключен (режим отсечки)

17 Временные диаграммы напряжений и токов, характерные для НПН инвертирующего типа

18 Регулировочные характеристики идеальных НПН - НПН понижающего типа - НПН повышающего типа - НПН инвертирующего типа

19 Регулировочные характеристики реальных НПН повышающего типа где-относительное сопротивление удельных потерь Максимум выходного напряжения при и равен

20 Регулировочные характеристики реальных НПН инвертирующего типа Максимум выходного напряжения при и равен

21 Временные диаграммы токов и напряжений, характерные для НПН понижающего типа с учетом инерционности полупроводниковых элементов

22 НПН понижающего типа с уменьшенными коммутационными перегрузками 1 2 3

23 Комбинированные структуры НПН «Схема Кука» «SEPIC»

24 Достоинства и недостатки НПН повышающего типа НПН повышающего типа потребляет из источника непрерывный ток Наличие активного сопротивления дросселя приводит к снижению КПД преобразователя

25 3. фильтрация выходного напряжения - коэффициент пульсаций на входе фильтра

26 параметры фильтра НПН инвертирующего повышающего понижающего

27 Факторы, определяющие выбор НПН: а) диапазон изменения входного напряжения; б) диапазон изменения выходного напряжения; в) требования предъявляемые к ВИП нагрузкой; г) требования предъявляемые к ВИП первичным источником.

28 Варианты соотношения входных и выходных напряжений НПН

29 Вопрос 2 ? Выбрать тип НПН для реализации условия 1. 1

30 Ответ 2 Выбираем НПН повышающего типа

31 I Lэфф U Смакс I VTмакс U VTмакс I VDcр U VDобр γ мин γ макс Uн Uн Uн Uн Uн Uн 4. Расчетные соотношения для НПН

32 1. Анализ исходных данных технического задания. 2. Выбор (разработка) силовой цепи НПН. 3. Описание принципа работы преобразователя с использованием временных диаграмм напряжений и токов, характерных для выбранного НПН 4. Расчет электрических параметров элементов силовой цепи. 5. Разработка схемы управления НПН. 6. Для источников питания на основе НПН расчет статической точности и устойчивости замкнутой системы. 7. Моделирование (макетирование) узлов и системы в целом. Методика проектирования преобразователей на основе НПН:

33 Непосредственные преобразователи постоянного напряжения используют : а) в качестве регулирующих органов гальванически связанных одноканальных источников вторичного питания; в) для построения систем активной коррекции коэффициента мощности.

34 Вопросы для самоконтроля 1. В чем заключается особенность процессов, протекающих в НПН, при учете инерционности полупроводниковых приборов? 2. Для чего нужен LC-фильтр на входе НПН? 3. В каких случаях, и с какой целью используют НПН с неполной глубиной модуляции? 4. В чем заключаются отличительные особенности работы многофазного НПН? 5. Как влияет на регулировочные характеристики сопротивление активных внутренних потерь? 6. В чем заключаются преимущества НПН по схеме Кука перед преобразователями понижающего, повышающего и инвертирующего типов?

35 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Основная литература 1. Кобзев А.В., Коновалов И.Б., Семенов В.Д. Энергетическая электроника: Учебное пособие. В 2-х частях Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, Ч с. 2. Мишуров В.С., Семенов В.Д. Энергетическая электроника: Учебное методическое пособие. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, с.

36 Дополнительная литература 1. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», – 364 с. 2. Высокочастотные транзисторные преобразователи / Э.М. Ромаш и др. – М.: Радио и связь, – 288 с. 3. Микроэлектронные электросистемы. Применения в радиоэлектронике / Под ред. Ю.И. Конева. – М.: Радио и связь, – 240 с. 4. Моин В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. – М.: Энергоатомиздат, – 376 с. 5. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. – М.: Энергоатомиздат, – 296 с. 6. Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания: Справочник. – М.: Радио и связь, – 224 с. 7. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием / А.В. Кобзев и др. – М.: Энергоатомиздат, – 152 с. 8. Уильямс Б. Силовая электроника: приборы, применение, управление. Справочное пособие: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, – 240 с. 9. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания. Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, – 240 с.

37 Спасибо за внимание Вопросы и пожелания можно присылать через диспетчерский отдел ФДО Возможно высылать любые вопросы по ЭЭ. Я постараюсь на следующих занятиях по возможности дать ответы. Следующее занятие будет посвящено автономным инверторам. Посмотрите: - разделы учебного пособия «Энергетическая электроника» Кобзев А.В. и др. - параграфы 3.3 учебно-методического пособия " Энергетическая электроника " Семенов В.Д., Мишуров В.С.