Устройства согласования уровня напряжения

Наиболее простым и энергетически эффективным является преобразование уровней переменного напряжения, осуществляемое при использовании трансформатора, подробно рассмотренного в первом томе курса.

При этом возможно два варианта его использования. Первый и наиболее простой состоит в применении трансформатора, работающего на частоте входной промышленной сети. Этот вариант приводит к традиционной схеме ИВП (см. рис.3.1.б). Его основной недостаток – значительные масса и объем устройства, обусловленные работой трансформатора на низкой частоте. Уменьшить массу и объем трансформатора можно повысив частоту его работы, что достигается в структуре рис.3.1.в), предполагающей использование дополнительного устройства – инвертора. Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное заданной частоты. Реально частота работы инвертора современных ИВП составляет десятки сотни килогерц. Для реализации данного принципа входное переменное напряжение необходимо предварительно выпрямить.

Построить инвертор можно с использованием рассмотренных выше схем выпрямителей, заменив в них неуправляемые регулирующие элементы (полупроводниковые диоды) на управляемые (транзисторы) и обеспечив их переключение на требуемой частоте. На рис.3.8. приведены основные схемы инверторов, построенных на основе однофазных мостового выпрямителя и выпрямителя со средней точкой. В обеих схемах сохраняется рассмотренный выше закон переключения регулирующих элементов, а входное переменное напряжение заменено на постоянное. При этом на сопротивлении нагрузки присутствует напряжение прямоугольной формы (рис.3.9)..

Комбинация инвертора и выпрямителя образует устройство называемое конвертором – преобразователем постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня.

Достоинством рассмотренной схемы построения ИВП является возможность, изменяя закон управления регулирующими элементами, изменять уровень выходного напряжения, что позволяет дополнительно решать задачу стабилизации среднего значения выходного напряжения ИВП.

Рис.3.8. Схема мостового однофазного инвертора а) и полумостовой однофазного инвертора б).

Рис.3.9. Выходное напряжение инвертора.