750-ваттный инвертор

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Инвертор или преобразователь частоты, показанный на рис.4.19 демонстриру­ет, чего можно достичь применяя современные мощные транзисторы и но­вейшие схемные решения. Эта схема представляет собой инвертор с внешним возбуждением; постоянное напряжение, образуемое путем выпрямления пе­ременного напряжения сети, используется для формирования трехфазного на­пряжения с частотой, определяемой логической схемой. Инвертор может ра­ботать как от однофазной, так и от трехфазной сети с напряжением как 120 В, так и 208 В. Более того, частота сети может изменяться от 47 до 1250 Гц. Частота выходного трехфазного напряжения может изменяться от 380 до 1250 Гц независимо от частоты входного напряжения. Выходное напряжение мо­жет быть либо 120, либо 208 В. Форма выходного напряжения ступенчатая и приближается к синусоидальной, а вовсе не меандр.

Этот инвертор может использоваться для 400 Гц электропитания са­молета, или для имитации в лаборатории электрической сети самолета. Он может использоваться для питания асинхронного электродвигателя с переменной скоростью, но в этом случае необходимо предусмотреть из­менение напряжения на двигателе прямо пропорциональное частоте. То есть на двигатель, работающий при напряжении ПО В и частоте 400 Гц, необходимо подавать 220 В при удвоенной частоте 800 Гц. Если инвертор используется для электропитания двигателей, необходимо предусмотреть условия пуска таким образом, чтобы он не подвергался чрезмерным пе­регрузкам при больших пусковых токах.

Для удобства схема инвертора разбита на три части. На рис. 4.19 пока­заны выходные каскады. Сигналы возбуждения для них поступают со схе­мы, состоящей из перестраиваемого генератора и шестикаскадного кольце­вого счетчика ( рис. 4.20) и блока матрицирования и управления (рис. 4.21). Схемы на рис. 4.20 и 4.21 составляют логическую схему инвертора. Номина­лы компонент указаны на схемах, а информация по конструкции транс­форматоров дана в таблице 4.4.

clip_image002

Рис. 4.19.Выходные каскады 750-Вт трехфазного инвертора. RCA Solid State Div.

clip_image004

Рис. 4.20. Перестраиваемый генератор и шестикаскадный кольцевой счетчик. RCA Solid State Div.

Схема на рис 4.19 включает выпрямитель напряжения сети, переклю­чающие транзисторы, входные трансформаторы (71, 72 и 73) и выходной

clip_image006

Рис. 4.21. Матрица диодов и драйвер 750 Вт инвертора. RCA Solid State Div.

трансформатор (73). Ввиду того, что выходная цепь трехфазная, основная проблема состоит в формировании сигналов необходимой формы на вход­ных трансформаторах. Логические элементы, необходимые для выполне­ния этой цели, будут рассмотрены в последующих абзацах. Заметим, что выполнены необходимые условия для работы как от трехфазной, так и от однофазной сети. Емкость фильтрующего конденсатора 11000 мкФ доста­точна для работы при любом варианте.

Логическая часть схемы начинается с перестраиваемого генератора на однопереходном транзисторе Q1 (рис. 4.20). Переменный резистор с сопро­тивлением 75 кОм в эмиттерной цепи позволяет перестраивать частоту вы­ходного сигнала инвертора в диапазоне от 380 до 1250 Гц. На транзисторе 2AG053 (G3) сформирован буферный каскад. Последующая матрица транзи­сторов представляет собой шестикаскадный кольцевой счетчик. Выходные импульсы кольцевого счетчика появляются на выводах с 1 по 6.

Обе части логической схемы и та, что показана на рис. 4.21, получа­ют питание от небольшого стабилизированного блока питания, включа­ющего трансформатор 74, транзистор 27V2102 (Q1), стабилизирующий на­пряжение, и ряд других компонент. Диапазон частот сети, в котором может работать инвертор, в значительной мере ограничивается небольшим транс­форматором 74.

Часть логической схемы, показанная на рис. 4.21, содержит матрицу диодов, пару транзисторов 2УУ3053 в качестве драйверов для каждой из трех фаз и первичные обмотки входных трансформаторов 71, 72 и 73 (каждый из этих трансформаторов имеет по две вторичные обмотки, как показано на рис. 4.19). Назначение матрицы диодов состоит в том, чтобы распределить на управляющие каскады входящую последовательность им­пульсов таким образом, чтобы сформировать последовательность трех­фазных импульсов на входных трансформаторах (71, 72 и 73).

Информация о трансформаторах дана в таблице 4.4. Чрезвычайно важна полярность или фазировка обмоток входных и выходного транс­форматоров, поэтому следует соблюдать порядок включения, обозначен­ный точками на рис. 4.19 и 4.21. Обозначения обмоток можно легко пе­репутать во время намотки, поэтому настоятельно рекомендуется проверить правильность фазировки обмоток при низком напряжении пи­тания, прежде чем пытаться подключать устройство к силовой сети.

Таблица 4.4. Данные трансформаторов 750 Вт трехфазного инвертора.

71, Т2, 73, — Трансформаторы драйвера

Сердечник

Первичная обмотка 2\Е1 Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co. 21E/3306

14 Вольт,

140 витков, провод N29, бифилярная намотка 20 витков на слой, 7 слоев

Вторичная – 4 Вольта,

обмотка 52 витка, провод N29, бифилярная намотка

13 витков на слой, 4 слоя

Т4 – Понижающий изолирующий трансформатор для питания логических схем

Сердечник – 75EI Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co. 75EI3306

Первичная – 120 Вольт,

обмотка 1200 витков, провод N32

100 витков на слой,

12 слоев

Вторичная – 12 Вольт,

обмотка 128 витков, провод N22

32 витка на слой,

4 слоя

Т5 — Выходной трансформатор

– 1.2Е/30 Microsil

(0.006) Magnetic Metals Co. 1.2E/3033O6

– 120 Вольт, 188 витков, провод N17 47 витков на слой,

4 слоя

или

– 208 Вольт,

325 витков, провод N19 55 витков на слой, 6 слоев

– 120/208 Вольт,

200 витков, провод N17 50 витков на слой, 4 слоя

Осциллограмма выходного напряжения одной из фаз показана на рис. 4.22. Чувствительность осциллографа составляет 200 вольт на деле­ние. Ступенчатая форма сигнала аппроксимирует синусоидальную вол­ну с достаточной для большинства применений точностью и имеет ко­эффициент нелинейных искажений 14%. Если необходимо иметь более гладкую форму сигнала, то осуществить фильтрацию в этом случае бу­дет гораздо легче, чем фильтровать прямоугольный сигнал, как у обыч­ного инвертора.

clip_image008

Рис. 4.22. Форма выходного напряжения одной из фаз 750 Вт трехфазного инвертора.

Характеристики инвертора показаны на рис. 4.23. Они получены при питании инвертора от трехфазной сети 208 В, при чисто резистивной на­грузке инвертора и при частоте выходного сигнала 400 Гц. При номиналь­ной нагрузке выходное напряжение составляет 208 В, а ток нагрузки равен 750/(1.732×208) или 2.08 А.

clip_image010

Выходная мощность (ватты)

clip_image012

О 100 200 300 400 500 600 700 800

Выходная мощность (ватты)

Рис. 4.23. Характеристики 750 Вт трехфазного инвертора.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты