русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Классификация полупроводниковых устройств


Дата добавления: 2015-07-04; просмотров: 1677; Нарушение авторских прав


 

По своим функциональным задачам полупроводниковые устройства можно разделить на три группы: преобразовательные, в том числе выпрямительные; усилительные и импульсные, в том числе логические.

Преобразовательные устройства осуществляют преобразование напряжения и тока источника энергии в напряжение и ток, необходимые приемнику энергии. Выпрямительные устройства служат для преобразования синусоидальных напряжений и токов в постоянные. Обратное преобразование реализуют инверторы, а изменение значений постоянного напряжения и частоты синусоидального тока — преобразователи напряжения и частоты. Преобразовательные устройства широко применяются в электроприводе, устройствах электросварки, электротермии и т. д. В усилительных устройствах те или иные параметры сигналов увеличиваются до значений, необходимых для работы исполнительных органов. С помощью импульсных и логических устройств создают различные системы управления. Первые обеспечивают необходимую временную программу, а вторые — необходимую логическую программу совместной работы отдельных частей объекта управления.

Отметим, что деление полупроводниковых устройств по их функциональному назначению в известной степени условно. Реальные полупроводниковые устройства часто содержат элементы нескольких групп, а также генераторы синусоидальных колебаний, стабилизаторы напряжения и т. п.

Неуправляемые выпрямители

В общем случае структурная схема выпрямительного устройства (рис. 10.33) содержит трансформатор Т, выпрямитель В, сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор выпрямленного напряжения Ст.

 
 

Трансформатор служит для изменения синусоидального напряжения сети С до необходимого уровня, которое затем выпрямляется. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приемнике П при изменении напряжения сети. Отдельные узлы выпрямительного устройства могут отсутствовать, что зависит от условий работы.



В дальнейшем вместо термина «выпрямительное устройство» будем пользоваться сокращенным — «выпрямитель». По числу фаз источника выпрямленного синусоидального напряжения различают однофазные и многофазные (чаще трехфазные) выпрямители, по схемотехническому решению — с выводом нулевой точки трансформатора и мостовые, по возможностям регулирования выпрямленного напряжения — неуправляемые и управляемые. В неуправляемых выпрямителях для выпрямления синусоидального напряжения включаются диоды, т. е. неуправляемые вентили, а для сглаживания выпрямленного напряжения — обычно емкостные фильтры.

Для упрощения расчетов примем, что приемник представляет собой резистивный двухполюсник с сопротивлением нагрузки, а диоды — идеальные ключи, т. е. реализуют короткое замыкание цепи для тока в прямом направлении и ее разрыв для тока в обратном направлении.

 


Однофазные выпрямители.В однофазном выпрямителе с нулевым выводом трансформатора приемник подключается к выводу от середины вторичной обмотки трансформатора (рис. 10.34). Рассмотрим сначала работу выпрямителя без сглаживающего фильтра (ключ S разомкнут).

В однофазной мостовой схеме выпрямления (рис. 10.38)четыре диода образуют четыре плеча выпрямительного моста. Одну половину периода два диода в противолежащих плечах моста проводят ток i1а другие два диода заперты. Вторую половину периода два других диода проводят ток i2, а первые два диода заперты (рис. 10.39, а). Для мостовой схемы справедливы все полученные выше соотношения для выпрямителя с нулевым выводом трансформатора. Ток нагрузки выпрямленный iн = i1 + i2 (рис. 10.39, б), а ток источника iн = i1 — i2 синусоидальный (рис. 10.39, а).

 
 

 
 

Многофазные выпрямители.Многофазное выпрямление дает возможность значительно уменьшить пульсации выпрямленного напряжения. На рис. 10.40 показана схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом трансформатора. В каждый данный момент времени ток проводит только тот диод, анод которого соединен с выводом той вторичной обмотки трехфазного трансформатора (а, b или с), напряжение на которой а, ub или ис) положительное и наибольшее.

 
 

 
 

Для идеального трансформатора токи вторичных обмоток ia ib iспредставляют собой три последовательности импульсов с периодом повторения Т = 2π/ωе, длительностью Т/3 и амплитудой Im = Um/Rнкаждая, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 периода (рис. 10.41, б), токи первичных обмоток равны

 

ток нагрузки Iн = ia + ib + icимеет постоянную составляющую I0, a выпрямленное напряжение совпадает с огибающей положительных полуволн напряжений вторичных обмоток.

 

 
 

Управляемые выпрямители

Принципы построения управляемых однофазных и многофазных выпрямителей такие же, как и одноименных неуправляемых выпрямителей, но диоды, т.е. неуправляемые вентили, заменяются тиристорами, т. е. управляемыми вентилями. Программа включения последних задается соответствующей последовательностью управляющих импульсов напряжения системы управления.

Рассмотрим работу однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом трансформатора (рис. 10.44). Режим работы выпрямителя в общем случае зависит от значения параметров цепи нагрузки. Наиболее распространены два случая. Схема замещения цепи нагрузки содержит:

1) резистивный элемент с сопротивлением Rн;

2) последовательное соединение резистивного Rnи индуктивного Lnэлементов.

Примем для упрощения анализа, что трансформатор с числом витков первичной ω1и каждой половины вторичной ω2обмоток — идеальный с напряжениями на половинах вторичной обмотки u1и u2(рис. 10.45, а).

 
 

При отсутствии индуктивности цепи нагрузки два плеча выпрямителя работают независимо один от другого (рис. 10.45, в) как однофазные однополупериодные управляемые выпрямители, последовательности управляющих импульсов напряжения которых, поступающих от системы управления СУ (см. рис. 10.44), сдвинуты относительно друг друга на половину периода (рис. 10.45, б). При угле управления а ≤ 180°ток в первичной обмотке трансформатора

 

i = ω2 / ω1 (i1i2)

 

Инверторы

Инвертированием называется процесс, обратный выпрямлению, т.е. преобразование постоянного тока в переменный, а инверторами — устройства, реализующие этот процесс.

Различают инверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Первые служат для передачи энергии в сеть с переменным током заданной частоты, которая и определяет необходимую частоту преобразования. Вторые служат для питания автономных приемников, а частота преобразования задается системой управления инвертором.

Инверторы, ведомые сетью.У однофазного выпрямителя с нулевым выводом трансформатора для зарядки аккумулятора (рис. 10.49) угол управления 0 < α < 90° (см. рис. 10.47), постоянные ЭДС Ейток iн = I0аккумулятора направлены встречно, что соответствует передаче энергии из сети переменного тока в цепь постоянного тока.

 
 

Если увеличить угол управления 90° < α < 180° и изменить направление постоянной ЭДС Е аккумулятора на противоположное, то последний может не потреблять энергию и отдавать ее в сеть переменного тока, т. е. процесс выпрямления сменится на инвертирование.

Рассмотрим условия возникновения установившегося процесса инвертирования подробнее, сохранив в цепи инвертора (рис. 10.50) обозначения и направления токов и напряжений, принятые для одноименного выпрямителя (см. рис. 10.49).

В установившемся режиме ток в ветви с аккумулятором постоянный (iн = I0),так как предполагается, что у сглаживающего фильтра индуктивность Lф — > ∞. Заметим, что если в выпрямителе сглаживающий фильтр может и отсутствовать (см. рис. 10.44), то в инверторе он определяет принцип его работы.

Процесс переключения тиристоров в инверторе аналогичен их переключению в выпрямителе на рис. 10.47. Примем, что к моменту времени t = 0 (рис. 10.51, а) тиристор VS2был открыт, а тиристор VS1закрыт. Последующие переключения тиристоров задаются двумя последовательностями импульсов управления иуп1и иуп2 с периодом повторения Т = 2 π / ω , сдвинутыми относительно друг друга на половину периода T/2 (рис. 10.51, б). Первый после момента времени t = 0 импульс управления иуп1открывает тиристор VS1 и напряжение между его анодом и катодом станет равно нулю uvsi = 0. Если при этом угол управления

α < 180°,

то напряжение между анодом и катодом ранее проводившего тиристора, как следует из второго закона Кирхгофа, составленного для контура 1 цепи, будет иметь отрицательное значение (uVS2 = u2 — u1 < 0),что приведет к его запиранию. Одновременно положительное напряжение иг + Е > 0, действующее в контуре 2цепи, определяет ток в открытом тиристоре VSiи аккумуляторе

i1 = iн = i0.

При значении угла управления α > 180° напряжение между анодом и катодом ранее проводившего тиристора VS2 будет иметь положительное значение (uVS2 = и2 — их > 0) и его запирания не произойдет. Это явление называется срывом инвертирования или опрокидыванием инвертора.

Запирание ранее проводившего тиристора под действием обратного напряжения, равного напряжению сети переменного тока, трансформированному на вторичной обмотке трансформатора, определяет название инвертора — ведомый сетью.

 
 

Через половину периода после включения тиристора VSX и выключения тиристора VS2под действием импульса управления иуп2 откроется тиристор VS2.

Автономные инверторы. Различают автономные инверторы тока и напряжения. Инвертор тока получает энергию от источника питания через сглаживающий фильтр большой индуктивности. Инвертор напряжения подключается непосредственно к источнику питания с малым внутренним сопротивлением.

Рассмотрим установившийся режим работы однофазного автономного инвертора тока с нулевым выводом трансформатора (рис. 10.53), положив, что к моменту времени t = 0 тиристор VSXбыл закрыт, тиристор VS2открыт, конденсатор цепи коммутации емкостью Скзаряжен так, как показано на рис. 10.53 знаками плюс и минус без скобок, трансформатор идеальный и сопротивление цепи нагрузки Rн. В цепь источника постоянной ЭДС Евключен сглаживающий фильтр с индуктивностью Lф —» ∞. Поэтому ток источника постоянный i = I (рис. 10.54, а).

Первый после момента времени t = 0 импульс управленияиуп1(рис. 10.54, б) открывает тиристор VShи начинается разрядка конденсатора по контуру цепи, отмеченному на рис. 10.53 штриховой линией. При этом ток разрядки конденсатора закрывает тиристор VSoи поддерживает открытое состояние тиристора VS2. В результате быстро протекающего переходного процесса тиристор VS1откроется и ток в нем увеличится до значения i1 = I (рис. 10.54, в), а тиристор VS2закроется и ток в нем уменьшится до нуля (u2 = 0). Далее конденсатор под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = 2 Еперезарядится так, как показано на рис. 10.53 знаками плюс и минус в скобках. Через половину периода под действием импульса управления иуп2откроется тиристор VS2и разрядка конденсатора по тому же контуру цепи в направлении, обратном предшествующей разрядке, закроет тиристор VSV.Под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = — 2 E конденсатор перезарядится, как показано знаками плюс и минус без скобок.

Далее процесс переключения тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления (рис. 10.54, б).

 
 

На основе автономного однофазного инвертора с нулевым выводом можно создать автономные мостовые однофазные, а также многофазные инверторы.

 
 

Мощность автономных инверторов, как правило, меньше мощности инверторов, ведомых сетью.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Устройство выпрямителя и его электрическая схема | Преобразователи постоянного напряжения и частоты


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.821 сек.