Антиплагиат (1221749), страница 2
Текст из файла (страница 2)
По допустимому отклонению выходного напряжения от номинального:– низкой точности Δ[1]Uотн > 5 %;– средней точности 1 % < ΔUотн < 5 %;– высокой точности 0,1 % < Δuотн < 1 %;–прецизионной точности менее 0,1 %.9. По значению пульсаций выходного напряжения:– с малым коэффициентом пульсации (менее 0,1 %);– со средним (от 0,1 до 1 %);– с большим (более 1 %).[1]Указанная классификац ия имеет важ ную роль при разработке нового шкафа питания.1.2 Анализ типовых структурных схем вторичных источников питанияИсходя из требований, предъявляемых к бортовым вторичным источникам питания, применяемых на э лектроподвиж ном составе,сущ ествует несколько перспективных схем ВИП, представленных ниж е.Их детальное изучение способствует выбору рац иональной схемы питания.На рисунке 1.1 изображена структурная схема вторичного источника питания.Рисунок 1.1 – Структурная схема[18]ВИПДанный источник состоит из выпрямителя, который преобразует переменное напряж ение в постоянное и дросселя, выступающ его вкачестве фильтра.
Главное достоинство данного преобразователя простота конструкц ии. Недостаток: пульсац ия на выходепреобразователя мож ет доходить до 100%, которая приводит к выходу из строя нагрузок.На рисунке 1.2 изображ ена схема более слож ного источника питания. Вторичный источник питания состоит из выпрямителя,сглаж ивающ его фильтра, преобразователя напряж ения, который повышает напряж ение до уровня, требуемого в нагрузке ивыходного фильтра.
Данный выпрямитель называется неуправляемым.Рисунок 1.2 – Структурная схема неуправляемого выпрямителяДостоинство э той схемы – минимальный коэ ффиц иент пульсац ии на выходе.Недостаток – слож ность конструкц ии, обусловленная большим количеством э лементов.На рисунке 1.3 изображ ен управляемый преобразователь, который лишен таких недостатков как слож ность конструкц ии силовыхэ лементов и высокий коэ ффиц иент пульсац ии.Главный недостаток конструкц ии – э то слож ность системы управления преобразователем.Рисунок 1.3 – Структурная схема управляемого выпрямителяПриведём примеры структурных схем вторичных источников питания, содерж ащ их более слож ные конструкц ии, но при э томобеспечивающ ие стабильное напряж ение на выходе источника.Структурная схема сетевого ВИП с выпрямителем, имеющим входной трансформатор ( рисунок 1.4).В – выпрямитель; Т – трансформатор; ВБ – вентильный блок;СФ – сглаживающие фильтры; СН – стабилизатор напряженияРисунок 1.4 - ВИП с сетевым трансформаторомВ зависимости от мощности, номинального значения, допустимой нестабильности и коэффициента пульсации выходногонапряжения может применяться СН параметрического или компенсационного типа (возможны и комбинации этих типов), а впоследнем случае – с непрерывным или импульсным режимом работы регулирующегоэлемента.
В любом случае СНспособствует также сглаживанию пульсаций выходного напряжения.Трансформатор Т осуществляет согласование уровней входного и выходного напряжений, а также и гальваническуюразвязку входной и выходной цепей для того, чтобы один из выходных выводов ВИП мог быть заземлен, что необходимо дляснижения степени воздействия помех на нагрузку, питаемую от данного ВИП, а также для безопасности обслуживающегоперсонала. Если ВИП является многоканальным, то необходимо иметь соответствующее число отдельных вторичных обмотоктрансформатора Т, вентильных блоков ВБ, фильтров СФ и стабилизаторов напряжения СН, причем схемы включениявентильных блоков и типы СФ и СН в отдельных каналах могут быть различными. В случае значительных колебаний входногонапряжения, а также для исключения или упрощения стабилизаторов отдельных каналов можно использовать стабилизаторна стороне переменного тока СН~ (феррорезонансного типа) или ТПН (тиристорный преобразователь напряжения).Наиболее существенным недостатком этой схемы являются значительные масса и габариты ВИП, из-за наличия сетевоготрансформатора Т и фильтра СФ, рассчитанного на подавление низкочастотных составляющих.
С целью снижения массы игабаритов в последнее время находят широкое применение ВИП, выполненные по так называемой[1]бестрансформаторной схеме, либо за счёт высокой частоты коммутац ии.Рассмотрим структурные схемы такого преобразователя.Структурная схема ВИП с выходом на постоянном напряжении, содержащая выпрямитель с[8]входом[1]бестрансформаторными высокочастотный преобразователь постоянного тока в постоянный ток (ППТ) ( рисунок 1.5).Рисунок 1.5 - ВИП без сетевого трансформатораЗдесь согласование уровней напряжений Uвых и Uвх производится высокочастотным преобразователем «П», имеющем навыходе столько вторичных обмоток, сколько каналов выходного напряжения должен иметь ВИП.
Иногда эти ВИП называют"квазибестранформаторными".Стабилизация выходного напряжения ВИП осуществляется либо регулятором постоянного напряжения РПН1 или «П»,выполненным по схеме автономного инвертора. Частота преобразования – 20–100 кГц, если «П» транзисторный и 1–10 кГц,если «П» тиристорный. Недостаток – трехкратное преобразование энергии, и вследствие этого низкий коэффициентполезного действия (КПД). Достоинства – имеется выигрыш в массе и размерах по сравнению с ВИП с сетевымтрансформатором.
Структурная схема ВИП с входом и выходом на постоянном напряжении, содержащая высокочастотныйпреобразователь «П» ([1]рисунок 1.6)Рисунок 1.6 - ВИП с высокочастотным преобразователемОсновным узлом здесь является высокочастотный преобразователь «П», преобразующий постоянное напряжение впеременное, выпрямитель «В» и выходной сглаживающий фильтр СФ2.
Для стабилизации выходного напряжения можноиспользовать регуляторы РПН1 и РПН2, установленные во входной или выходной цепях. Фильтр СФ1 является входным изащищает источник питания от импульсной помехи, возникающей от работы «П».Структурная схема ВИП свходом и выходом на постоянном напряжении без промежуточного высокочастотногопреобразователя ( рисунок 1.7)Рисунок 1.7 - ВИП без высокочастотного преобразователяЕсли отношение выходного и входного напряжений лежит в диапазоне от 0,25–0,3 до 3–4 и не требуется гальваническойразвязки входной и выходной цепей, то возможно применение ВИП на базе регуляторов постоянного напряжения с входными выходным сглаживающими фильтрами СФ1 и СФ2.В этом случае применимы импульсные регуляторы, как последовательного, так и параллельного типов, в зависимости отконкретных требований. Структурная схема ВИП с выходом на переменном напряжении, содержащая выпрямитель с входнымтрансформатором ( рисунок 1.8).Рисунок 1.8 - ВИП с входным трансформаторомЭти ВИП применяются, когда частота, число фаз, колебания напряжения, либо форма его кривой или сразу несколькоперечисленных показателей для какого-либо потребителя отличается от соответствующего показателя промышленной илиспециальной сети (50 Гц) или (400 Гц).
Выходное напряжение с требуемыми показателями качества формирует автономныйинвертор «И». Для уменьшения массогабаритных показателей можно применитьбестрансформаторный выпрямитель, атрансформатор для согласования напряжений и гальванического разделения цепей может быть применен на выходеинвертора.Структурная[1]бестрансформаторнымсхемавходом([8]ВИПсвыходомнапеременномнапряжении,содержащаявыпрямительсрисунок 1.9).Рисунок 1.9 - ВИП с промежуточным коммутаторомЭтот ВИП содержит промежуточный преобразователь «П» с частотой выходного напряжения раз в 10 больше требуемойвыходной. Затем с помощью ПЧ (иногда называемого коммутатором) формируется напряжение требуемой частоты и фазы.Фильтр СФ2 улучшает форму кривой выходного напряжения до требуемого уровня. Выигрыш в массе и габаритах возможенблагодаря тому, что «П» работает на высокой частоте.
Отметим, что в общем случаевыпрямитель, подключаемый кпитающей сети, может быть как неуправляемым, так и управляемым.[1]Конструкц ия вторичного источника питания, уд овлетворяющ его современ- -ным требованиям состоит из следующ их э лементов:– выпрямитель;И – инвертор;Тр – силовой высокочастотный трансформатор;Ф – фильтр;В – сетевой выпрямитель;ББ – повышающ ее-пониж ающ ий стабилизатор напряж ения.АБ – аккумуляторная батарея.Рисунок 1.10 – Структурная схема вторичного источника питания на современной э лементной базе.Данная схема позволит обеспечить минимальный коэ ффиц иент пульсац ии на выходе вторичного источника питания, а такж еприменяется буферный реж им работы аккумуляторной батареи. Буферный реж им работы аккумуляторной батареи обеспечиваетпостоянный подзаряд батареи, тем самым не давая возмож ность ей разряж аться. К недостаткам данной схемы мож но отнести:массогабаритные показатели, стоимость, слож ность силовой схемы и схемы управления.1.3 Требования, предъявляемые к современным источникам питания э лектроподвиж ного составаК современным источникам э лектропитания на э лектроподвиж ном составе долж ны предъявляться следующ ие требования:- современная э лементная база, обеспечивающ ая качественный диапазон значений выходных характеристик преобразователей;- блочная или модульная конструкц ия преобразователей, обеспечивающ ая более удобные условия э ксплуатац ии;- унификац ия э лементов преобразователя;- бесперебойное снабж ение э лектроэ нергией ответственных нагрузок в аварийной ситуац ии;- минимальный коэ ффиц иент пульсац ии выходного напряж ения;- надёж ная и бесперебойная подзарядка аккумуляторной батареи;- надеж ность силовых э лементов схемы источника питания;- малые габаритные размеры;- минимальную себестоимость производства источника питания.Система управления источника питания долж на обеспечивать:- бесперебойную коммутац ию полупроводниковых приборов, двух преобразователей (инвертора напряж ения работающ его вреж име мягкой коммутац ии, питающ его аккумуляторную батарею в буферном реж име);- вывод информац ии на ц ифровые приборы;- постоянный контроль температуры на аккумуляторной батарее;- постоянный контроль напряж ения и тока заряда на аккумуляторнойбатарее;- постоянный контроль напряж ения на входе источника питания;- постоянный контроль напряж ения на выходе источника питания;- синхронизац ия данных меж ду блоком управления инвертором и регулятором напряж ения;- надеж ность работы силовых полупроводниковых э лементов;Все вышеперечисленные требования к конструкц ии преобразователя являются очень важ ными и являются неотъемлемой частьютехнических требований, предъявляемых к конструкц ии и э лектрической принц ипиальной схеме преобразователя.1.5 Тенденц ии развития вторичных источников питанияДальнейшие тенденц ии разработки и проектирования вторичных источников питания мож но вести по следующ им направлениям:- устранение провала выходного напряж ения при переходе на питание от аккумуляторной батареи и обратно.- усовершенствование э лементной базы, которое приводит в более высокой надёж ности аппараты, в частности применения новойполупроводниковой базы, связанной с применением IGT-модулей и других э лементов;- унификац ия вторичных источников питания для более простой и удобной замены оборудования и э лементной базы.Вывод по первому разделу:На основании проведённого анализа, для питания ц епей управления э лектровоза переменного тока лучше всего подходитструктура источника питания с управляемым выпрямителем и обратными связями по напряж ению сети и нагрузки, рассмотренная нарисунке 1.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
