транзисторами Т\ - Т4 (созданием нулевой паузы в напряжении Ujp) или напряжения управления ключами Клх - Клв.

Трехфазный инвертор с улучшенной методом АИМ формой кривой выходного напряжения показан на рис. 9.27, а [9.27]. В инвертор введены дополнительные ключи Клд-/Сли, соединяющие выходные выводы с отводами вторичной обмотки трансформатора.

Фазные и линейные выходные напряжения имеют трехступенчатую форму (рис. 9.27,6). При формировании, например, положи-

Инб

3 = }

:W3 = 1:7,75

he a,)

<r -I

Рис. 9.27. Схемы инверторов с промежуточным звеном повышенной частоты и с улучшенной формой выходного напряжения

тельной полуволны напряжения Uao на первой ступени (интервал О - /1) на частоте напряжения f/тр чередуются открытые состояния ключей Клт, Клд и /Сл8, Клю, на второй ступени (интервал ti - /2) - открытые состояния ключей Кли Клт и Кл2, Кла и на третьей ступени (интервал /2 - /з)-открытые состояния ключей Клх, Клъ и Кл2, Клт. Аналогично формируются остальные ступени в других полуволнах и фазах. Если принять отношение чисел витков секций вторичной обмотки ш2: шз: : ш3: w =0,268 : 0,155 : 0,155: 0,155: : 0,268, то в фазном и линейном напряжениях инвертора будут содержаться высшие гармоники только с номером 12/С±1, где К= = 1,2. 3...

Расчетная мощность трансформатора в данном инверторе также определяется по (9.27), где ток входного конденсатора /свх. определяется по (9.17) или по кривой 4 на рис. 9.5, г.

при регулировании выходного напряжения введением нулевой паузы в напряжение (/тр спектральный состав фазных и линейных напряжений изменяется в соответствии с рис. 2.16. Если нагрузка инвертора симметрична по фазам и не требуется фиксация нулевой точки системы выходных напряжений, ключи /Сл? и Клв могут отсутствовать.

Формирование трехступенчатого выходного только линейного напряжения может быть выполнено в схемах инверторов, содержащих всего девять (рис. 9.27, г) [9.28] или шесть ключей (рис. 9.27, в) [9.29]. Однако в этих инверторах рабочая частота трансформатора всего в 3 раза больше выходной частоты в отличие от рабочей частоты ранее рассмотренных инверторов, в которых отношение /тр вых=6/С, где К - любое целое число.

Трехфазные инверторы с частичным преобразованием на повышенной частоте могут быть выполнены путем использования в каждой фазе схем, аналогичных показанным на рис. 8.16.

список ЛИТЕРАТУРЫ

ПЛ. Моин В. С, Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи.-М.: Энергия, 1972. 512 с.

П.2. Гречко Э. Н., Тонкаль В. Е. Автономные инверторы модуляционного типа.- Киев: Наукова думка, 1983. 304 с.

П.З. Системы управления тиристорными преобразователями частоты/В. А. Би-зиков, В. И. Миронов, С. Г. Обухов, Р. И. Шамгунов. - М.: Энергоиздат, 1981. 144 с.

1.1. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии/А. Крогерис, К. Рашевиц, Л. Рутмаинс и др.; Под ред. А. Крогериса. - Рига: Зинатие, 1969. 531 с.

1.2. Гельман М. В., Лохов С. П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения.- М.: Энергия, 1975. 104 с.

1.3. Маевский О. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей.-М.: Энергия, 1978. 320 с.

1.4. Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью.- М.: Энергия, 1977. 280 с.

1.5. Липковский К. А. Траисформаторио-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. - Киев: Наукова думка, 1983. 216 с.

1.6. Коссов О. А., Хасаев О. И. Полностью управляемые тиристоры. - М.: Энергия, 1970. 112 с

1.7. Николаевский И. Ф., Игумнов Д. В. Параметры и предельные режимы работы транзисторов. - М.: Советское радио, 1971. 384 с.

1.8. Васильев В. С. Мощные импульсные транзисторные каскады для активно-индуктивной нагрузки. - В ки.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева.- М.: Советское радио, 1976, вып. 8, с. 173-182.

1.9. Источники вторичного электропитаиия/С. С. Букреев, В. А. Головацкий, Г. Н. Гулякович и др.; Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Радио и связь, 1983. 280 с.

1.10. Ануфриев Ю. А., Гусев В. Н., Смирнов В. Ф. Эксплуатационные характеристики и надежность электролитических конденсаторов. - Л.: Энергия, Ле-иингр. отд-ние, 1976. 225 с.

1.11. Ермуратский Б. В., Ермуратский П. В. Конденсаторы переменного тока в тиристориых преобразователях. - М.: Энергия, 1979. 224 с.

1.12. Справочник по электрическим конденсаторам/Под ред. В. В. Ермурат-ского. - Кишинев: Штиинца, 1982. 310 с.

1.13. Вальян Р. X. Трансформаторы для радиоэлектроники. - М.: Советское радио, 1971. 720 с.

1.14. Бертинов А. И., Крфман Д. Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей. - М.: Энергия, 1970. 96 с.

1.15. Дульнев Г. И. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах.-М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 382 с.

1.16. Моин В. С, Дворников С. М. Добавочные потери в броневых ленточных сердечниках. - Электротехника, 1975, № 8.

2.1. Хасаев О. И. Транзисторные преобразователи напряжения и частоты.- М.: Наука, 1966. 176 с.

2.2. Тонкаль В. Е. Синтез автономных инверторов модуляционного типа. - Киев: Наукова думка, 1979. 207 с.

2.3. Соловьев И. Н. К расчету выходного фильтра транзисторных преобразователей. - В ки.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Советское радио, 1972, вып. 3, с. 85-90.

2.4. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов. - М.: Энергия, 1969. 280 с.

2.5. Малышков Г. М., Соловьев И. Н, Простые формы выходного напряжения однофазных мостовых инверторов. - В кн.: Электрюииая техника в автоматике/ Под ред. Ю. И. Конева.- М.: Советское радио, 1974, вып. 7, с. 89-90.

2.6. Малаиов В. В. Новые виды двухтактной ШИМ и некоторые вопросы их теории. - Известия вузов. Радиотехника, 1966, № 6, с. 34-42.

2.7. Усышкин Е. И. Спектры напряжений инверторов с ШИ.М. - Электричество, 1969, № 1, с. 12-16.

2.8. Малышков Г. М. Анализ псевдосинусоидального вы.ходного напряжения инверторов. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева.-М.: Советское радио, 1975, вып. 7, с. 81-84.

2.9. Об оптимальном синтезировании амплитудно-модулнрованного напряже-иия/В. И. Сенько, В. С. Руденко, В. М. Скобченко, В. С. Смирнов.- В кн.: Оптимизация полупроводниковых устройств энергетической электроники. - Киев: Наукова думка, 1980, с. 20-30.

2.10. А. с. № 748743 (СССР).

2.11. Вашурии Г. А. Анализ многоступенчатого напряжения при его стабилизации изменением формы. - В кн.: Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. - Киев: Наукова думка, 1972, ч. 3, с. 152-161.

2.12. Гречко Э. И., Вертелецкий Д. С. Развитие метода амплитудно-импульсной модуляции по улучшению спектрального состава кривых выходного напряжения.- В кн.: Проблемы преобразовательной техники. - Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1979, ч. I, с. 36-39.

2.13. Мыцык Г. С, Иванов Ю. П. Принципы построения стабилизированных по напряжению инверторов с амплитудно-импульсной модуляцией. - Тр. Моск. ордена Ленина энергетического ин-та, 1980, вып. 487, с. 57-65.

2.14. Авдзейко В. И., Шурыгин Ю. А. Анализ преобразователей с амплитудно-импульсной модуляцией выходного напряжения. - В кн.: Проблемы преобразовательной техники. - Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1979, ч. 2, с. 46-49.

2.15. Кобзев А. В. Миогозонная импульсная модуляция. - Наука, Сибирское отд-ние, 1979. 298 с.

2.16. Малышков Г. М. Способ синтеза многоступенчатой формы выходного напряжения транзисторных инверторов. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Советское радио, 1969, вып. 1, с. 166-171.

2.17. Королев С. И., Цветков Г. И. К расчету фильтра стабилизированного инвертора. - В кн.: Магнитио-вентильные устройства. - Томск: Томский ун-т, 1978, с. 22-28.

2.18. Никитин В. Б. Транзисторные преобразователи постоянного напряжения в синусоидальное. - В кн.: Полупроводниковые приборы и их применение. - М.: Советское радио, 1965, вып. 14, с. 243-259.

3.1. А. с. 632042 (СССР).

3.2. А.с. 725171 (СССР).

3.3. Пат. 3260921 (США).

3.4. А. с. 575751 (СССР).

3.5. А. с 611666 (СССР).

3.6. А. с. 587576 (СССР).

3.7. А. с. 752698 (СССР).

4.1. А. с. 279780 (СССР).

4.2. А. с. 743137 (СССР).

4.3. Пат. 2250575 (ФРГ).

4.4. Пат. 1434958 (Франция). ,

4.5. А. с. 930300 (СССР).

4.6. Пат. 4184197 (США).

4.7. Сик S. А new zero-ripple switching DC-to-DC converter and integrated magnetics. - Power Electronic Specialist Conference, PESC, 1980. p. 12-32.

4.8. Захаров Ю. К. Однотактные преобразователи постоянного напряжения на полупроводниковых триодах.- В ки.: Полупроводниковые приборы и их приме-нениеДТод ред. А. Я. Федотова. - М.: Советское радио, I960, вып. 5, с. 18-23.

4.9. Пат. 3072837 (США).

4.10. А. с. 404069 (СССР).

4.11. Антонов И. М., Поликарпов А. Г., Сергиенко Е. Ф. Однотактные преоб-

разователи напряжения с улучшенными характеристиками. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Радио и связь, 1983, вып. И, с 64-67.

4.12. А. с. 1039007 (СССР).

4.13. А. с. 612366 (СССР).

4.14. А. с. 936314 (СССР).

4.15. А. с. 665299 (СССР).

4.16. А. с. 480160 (СССР).

4.17. А. с. 936308 (СССР).

4.18. А. с. 524171 (СССР).

4.19. А. с. 928329 (СССР).

4.20. А. с. 492996 (СССР).

4.21. А. с 604103 (СССР).

4.22. Глебов Б. А. Магнитно-транзисторные преобразователи напряжения для питания РЭА. - М.: Радио и связь, 1981. 96 с.

4.23. А. с 936286 (СССР).

4.24. Пат. 4263642 (США).

4.25. Пат. 3149291 (США).

4.26. Пат. 994808 (Англия).

4.27. А. с. 349065 (СССР).

4.28. Апаров А. Б., Еременко Б. Г., Негиевицкий И. Б. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии. - М.: Энергия, 1978. 93 с.

4.29. Источники электропитания а полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет/С. Д. Додик, Ю. Я- Дусавицкий, К. Б. Мазель и др.; Под ред. С. Д. Додика и Е. И. Гальперина.-М.: Советское радио, 1969. 448 с.

4.30. Пат. 1223068 (Франция).

4.31. Пат. 3179901 (США).

4.32. А. с. 672882 (СССР).

4.33. А. с. 384177 (СССР).

6.1. А. с. 377953 (СССР).

6.2. А. с. 1059643 (СССР).

6.3. А. с. 306537 (СССР).

6.4. А. с. 276234 (СССР).

6.5. Пат. 3824442 (США).

6.6. Пат. 3227889 (США).

6.7. А. с. 280629 (СССР).

6.8. А. с. 316162 (СССР).

6.9. Salters G. V. High power DC-AC invertor with sinusoidal output. Electronic Engineering, 1961, № 9, sept:, p. 23-31.

6.10. A.c. 688970 (СССР).

6.11. A.c. 904143 (СССР).

6.12. A.c. 741391 (СССР).

6.13. A.c. 892610 (СССР).

6.14. A.c. 930540 (СССР).

7.1. Пат. 1151112 (Англия).

7.2. A. с 364072 (СССР).

7.3. Юрчеико А. И. Гармонический анализ электрических процессов в многофазных импульсных преобразователях постоянного напряжения. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Советское радио, 1977, вып. 9, с 61-70.

7.4. Шуваев Ю. Н., Виленкин А. Г. Многофазные импульсные стабилизаторы.- В кн.: Электронная техника в автоматикеДТод ред. Ю. И. Конева.-М.: Советское радио, 1977, вып. 9, с. 70-83.

7.5. Юрчеико А. И. Несимметричные режимы в многофазных импульсных стабилизаторах постоянного напряжения. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева.- М.: Советское радио, 1978, вып. 10, с. 113-117.

7.6. Букреев С. С, Кадацкий А. Ф. Об увеличении рабочей частоты многофазных импульсных преобразователей. - В кн.: Проблемы преобразовательной техники.- Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1979, ч. 5, с. 130-134.

7.7. Кадацкий А. Ф. Анализ пульсаций в многофазных импульсных преобра-

зователях при разрывных токах дросселей. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева.- М.: Советское радио, 1980, вып. 11, с. 85-90.

7.8. А. с. 311363 (СССР).

7.9. А. с- 811443 (СССР).

7.10. А. с. 471641 (СССР).

7.11. А. с. 819915 (СССР).

7.12. А. с. 866673 (СССР).

7.13. А. с 675559 (СССР).

7.14. А. с. 826522 (СССР).

7.15. А. с 532945 (СССР).

7.16. А. с. 708474 (СССР).

7.17. А. с. 955431 (СССР).

7.18. А. с. 650179 (СССР).

7.19. А. с. 628594 (СССР).

7.20. А. с. 699503 (СССР).

7.21. А. с. 741388 (СССР).

7.22. А. с. 10S6405 (СССР).

7.23. А. с. 739696 (СССР).

8.1. Константинов В. Г. Многофазные преобразователи на транзисторах. - М.: Энергия, 1972. 96 с.

8.2. А. с. 505102 (СССР).

8.3. А. с. 505103 (СССР).

8.4. А. с. 788311 (СССР).

8.5. А. с. 449425 (СССР).

8.6. А. с. 173306 (СССР).

8.7. А. с. 765980 (СССР).

8.8. А.с. 652670 (СССР).

8.9. Бирюков В. Р. Построение инверторов со ступенчатым вы.ходны.м напряжением. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Советское радио, 1982, вып. 13, с. 169-179.

8.10. А. с 756578 (СССР).

8.11. А. с. 1001396 (СССР).

8.12. А. с 154594 (СССР).

8.13. А. с. 1069105 (СССР).

8.14. А. с. 902177 (СССР).

8.15. А. с. 165816 (СССР).

8.16. Шустер О. И., Мавлютов Ф. А., Лащивер И. Б. Преобразователь постоянного тока в переменный многофазный с промежуточным преобразованием на повышенной частоте. - Тр. ВНИИЭМ, 1977, т. 51, с. 33-39.

8.17. А. с. 836739 (СССР).

8.18. А. с. 957387 (СССР).

8.19. А. с 997203 (СССР).

8.20. Фридман П. М., Саркисов Г. А. Преобразователи постоянного напряжения в синусоидальное с двумя высокочастотными каналами. - В кн.: Электронная техника в автоматике/Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Советское радио, 1977, вып. 9, с. 188-193.

8.21. Полупроводниковые преобразователи модуляционного типа с промежуточным звеном повышенной частоты/В. Е. Тонкаль, Л. П. Мельничук, А. В. Новосельцев, Ю. И. Дыхненко. - Киев: Наукова думка, 1981. 252 с.

8.22. Пат. 2115401 (Франция).

8.23. А. с. 381144 (СССР).

8.24. А. с. 699627 (СССР).

8.25. А. с. 828345 (СССР).

8.26. А. с. 413590 (СССР).

8.27. А. с. 1089740 (СССР).

8.28. А.с. 944016 (СССР).

8.29. А. с 951954 (СССР).

8.30. Методы повышения эффективности транзисторных преобразовательных схем/О. И. Ульянов, А. В. Саксоиов, В. А. Трофимов и др. - Куйбышевское книжное изд-во, 1976. 96 с.

8.31. А. с. 5И667 (СССР).

8.32. А. с. 739699 <СССР).

8.33. А. с. 575751 (СССР).

8.34. А. с- 764073 (СССР).

9.1. А. с. 694960 (СССР).

9.2. А. с. 537416 (СССР).

9.3. А. с 738046 (СССР).

9.4. А. с. 486438 (СССР).

9.5. Руденко В. С, Сенько В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники.- М.: Высшая школа, 1980, 424 с.

9.6. А. с. 529532 (СССР).

9.7. Мыцык Г. С. Принципы построения и анализ упрощенных схе.м статических преобразователей частоты. - Тр. Моск. ордена Ленина энергетического ин-та,

1979, вып. 425, с. 30-38.

9.8. Evans Р. D., Eastham Т. F. Delta invertor. Proceedings lEE, vol. 127, pt. В

1980, november. № 6. p.. 333-340.

9.9. Пат. 3448366 (США).

9.10. A.c. 584416 (СССР).

9.11. A. с. 616700 (СССР).

9.12. A. с. 432642 (СССР).

9.13. A.c. 1187238 (СССР).

9.14. А. с. 764072 (СССР).

9.15. А. с. 560309 (СССР).

9.16. А. с. 997207 (СССР).

9.17. Пат. 3781365 (США).

9.18. Пат. 4052658 (США).

9.19. А. с. 494831 (СССР).

9.20. А. с. 819916 (СССР).

9.21. Пат. 3573602 (США).

9.22. Пат. 3838331 (США).

9.23. А. с. 847468 (СССР).

9.24. А. с. 773875 (СССР).

9.25. А. с. 836743 (СССР).

9.26. Пат. 3324374 (США).

9.27. А. с. 930539 (СССР).

9.28. А. с. 838963 (СССР).

9.29. А. с. 944027 (СССР).

в. с. Моин

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ

ТРАНЗИСТОРНЫЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

т

МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1986

ББК 32.85 М 74

УДК 621.311.7:621.382

Рецензент В. Г. Еременко

Моин В. С.

М 74 Стабилизированные транзисторные преобразователи.- М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с: ил.

Рассмотрены схемотехнические решения, теория п расчет транзисторных стабилизированных преобразователей различного ьида, используемых в качестве вторичных источников электропитания промышленных установок и транспортных средств. Наибольшее внимание уделено вопросам построения силового контура преобразователей посюянного напряжения и инверторов, как однофазных, так и трехфазных.

Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой систем электропитания электронной аппаратуры.

2401000000-079

М 7Г7ТТТ-257-86 ББК 32.85

051(01)-86

© Энергоатомиздат, 1986

ПРЕДИСЛОВИЕ

Первые транзисторные преобразователи разработаны более 30 лет назад. За прошедший период вопросы построения транзисторных преобразователей и входящих в них элементов как в теоретическом, так и практическом плане проработаны достаточно глубоко. Изданные книги по транзисторным преобразователям, в том числе и книга автора [П.1], относились в основном к относительно мaлoЮЩным преобразователям на германиевых транзисторах.

В настоящее время транзисторные преобразователи электроэнергии занимают в науке и технике раздел, не меньший по объему и значимости, чем тиристорные преобразователи. Это произошло благодаря разработке и освоению промышленностью в последние 10 лет быстродействующих кремниевых транзисторов на токи и напряжения в несколько сотен ампер и вольт соответственно. Вторжение транзисторов в область силовой преобразовательной техники, где традиционно использовались тиристоры, вызвало необходимость разработки новых схем силового контура преобразователей в силу специфичных свойств транзисторов, в частности их полной управляемости и повышенной скорости переключения. Такие схемотехнические решения, опубликованные в последние годы, проанализированы и систематизированы в данной книге.

Современные тенденции микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры, в том числе входящих в них блоков вторичного электропитания, требуют повышения частоты преобразования, что вызывает необходимость использования новых схемотехнических решений силовых контуров транзисторных преобразователей. Анализ этих решений и их систематизация также проведены в данной книге.

Основное внимание уделено транзисторным преобразователям с выходом как на переменном, так и на постоянном токе со стабильным по уровню и частоте выходным напряжением. Однако с известными коррективами материал книги может быть использован для преобразователей, в которых выходное напряжение изменяется по заданному закону, например в системах электропривода.

Вопросы, касающиеся характеристик и расчета параметров основных элементов силового контура (транзисторов, диодов, конденсаторов, трансформаторв и дросселей), в книге изложены кратко (в основном в обзорном виде) в связи с изданием в последние годы ряда монографий, где эти вопросы изложены подробно.

1* 3