Преобразователи постоянного напряжения и частоты

Преобразователями постоянного напряжения(конверторы) называют устройства, предназначенные для изменения значения постоянного напряжения. Они основаны обычно на импульсных методах, которые позволяют осуществлять преобразование с минимальными потерями энергии. Различают два основных типа импульсных преобразователей постоянного напряжения (рис. 10.57, а и 10.58, а). Рассмотрим установившийся режим работы типовых преобразователей, приняв, что элементы их цепей идеальные. Ключ S работает с постоянной частотой и за один период Т замкнут в течение времени t_и. Значение емкости С велико и постоянная времени CR_H >> Т. Последнее допущение означает, что за время одного периода напряжение на емкостном элементе изменяется мало и можно считать

и_с= и_н= const

В схеме преобразователя по рис. 10.57, а при замыкании ключа S ток в индуктивном элементе равен i_Lmin и в дальнейшем определяется вторым законом Кирхгофа для контура 1

т.е. с учетом (10.26) линейно возрастает (рис. 10.57, б)

При размыкании ключа S ток в индуктивном элементе равен i_Lmax и в дальнейшем определяется вторым законом Кирхгофа для контура 2:

т.е. с учетом (10.26) линейно убывает (рис. 10.57, б)

Ток в емкостном элементе i_с = i_L — i_нпеременный. Периодическая зарядка и разрядка емкостного элемента поддерживает неизменным уровень тока в приемнике с сопротивлением нагрузки R_n.

Второй закон Кирхгофа для средних значений напряжений на элементах контура 2 при
u_Lcp = 0 и u_VDcp = —Et_И / Tопределяет регулировочную характеристику преобразователя

Работу преобразователя по схеме рис. 10.58, а иллюстрирует временная диаграмма на рис. 10.58, б, которой соответствует регулировочная характеристика

Регулирование значения постоянного напряжения в обоих рассмотренных выше случаях осуществляется без потери энергии в самих преобразователях. В качестве ключа в преобразователях малой и средней мощности (до 1 кВт) используются биполярные и полевые транзисторы, в преобразователях большой мощности — тиристоры.

Преобразователями частотыназываются устройства, предназначенные для преобразования переменных напряжения и тока одной частоты в переменные напряжение и ток другой частоты.

Типовой способ преобразования частоты заключается в выпрямлении (см. 10.9 и 10.10) преобразуемых переменных напряжения и тока и последующем их инвертировании (см. 10.11) в переменные напряжение и ток требуемой частоты.