Изложены принципы преобразований электрической энергии, выполняемых импульсными транзисторными устройствами. В книге учтены последние достижения в данной области техники, позволяющие создавать устройства и системы высокой надежности, малого объема, рассеивающих минимальную мощность и создающих благоприятные условия работы первичной сети. Книга будет полезна студентам, изучающим силовую электронику, аспирантам и специалистам, изучающим и разрабатывающим устройства и системы преобразовательной техники.
Название: Транзисторная преобразовательная техника Автор: Мелешин В. И. Издательство: Техносфера Год: 2005 Страниц: 629 Формат: DJVU Размер: 7,60 МБ ISBN: 5-94836-051-2 Качество: Отличное Серия или Выпуск: Мир электроники
Содержание:
Предисловие ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ 1.1. Транзисторная преобразовательная техника как научно-техническое направление современной электроники 1.2. О книге «Транзисторная преобразовательная техника» ЧАСТЬ I. КОМПОНЕНТЫ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ 2.1. Неуправляемые диоды 2.1.1. Диоды с p-n-переходом 2.1.2. pin-диоды 2.1.3. Мощные диоды Шоттки 2.2. Биполярные транзисторы 2.2.1. Маломощные (сигнальные) транзисторы 2.2.2. Мощные биполярные транзисторы 2.3. Мощные полевые транзисторы 2.3.1. Маломощные полевые транзисторы с изолированным затвором 2.3.2. Мощный полевой транзистор 2.4. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) ГЛАВА 3. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СЕРДЕЧНИКИ 3.1. Общие свойства магнитных материалов 3.1.1. Гистерезис 3.1.2. Магнитная проницаемость 3.1.3. Сопротивление магнитному потоку 3.1.4. Магнитодвижущая сила и напряженность магнитного поля 3.2. Выбор магнитных материалов 3.2.1. Влияние воздушного зазора в сердечнике 3.3. Аморфное железо и сплавы на основе кобальта 3.3.1. Аморфное железо 3.3.2. Кобальтовые сплавы 3.4. Ленточные разрезные сердечники из электротехнической стали и никелевых сплавов 3.5. Ферриты 3.6. Порошковые материалы 3.6.1. Порошковое распыленное железо 3.6.2. Мо-пермаллой 3.6.3. Порошковый материал на основе сплава железа и никеля 3.6.4. Железо-алюминиевый порошковый материал (Kool Mμ) ГЛАВА 4. ДРОССЕЛИ 4.1. Сглаживающие дроссели 4.2. Дроссели переменного тока ГЛАВА 5. ТРАНСФОРМАТОРЫ 5.1. Идеальный трансформатор 5.2. Индуктивность намагничивания трансформатора 5.3. Индуктивность рассеяния 5.4. Основные соотношения для двухобмоточного трансформатора в общем случае 5.5. Трансформаторы с несколькими обмотками 5.6. Основные соотношения для расчета силовых трансформаторов преобразователей 5.6.1. Расчетные соотношения для мощностей трансформатора 5.6.2. Связь произведения ScSo с мощностью PT трансформатора 5.7. Методика расчета трансформатора ГЛАВА 6. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ОБМОТКАХ ДРОССЕЛЕЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ. ПЛАНАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ 6.1. Потери в обмотках трансформаторов и дросселей на высокой частоте 6.1.1. Скин-эффект в проводнике 6.2. Трансформаторы и дроссели с плоскими обмотками ГЛАВА 7. КОНДЕНСАТОРЫ С БОЛЬШИМ ЗАРЯДОМ И ЭНЕРГИЕЙ 7.1. Алюминиевые электролитические конденсаторы 7.1.1. Конструкция 7.1.2. Танталовые конденсаторы 7.2. Пленочные конденсаторы. Классификация пленочных конденсаторов 7.3. Керамические конденсаторы 7.3.1. Диэлектрик керамического конденсатора ГЛАВА 8. ВАРИСТОРЫ И ГАЗОВЫЕ РАЗРЯДНИКИ 8.1. Варисторы 8.1.1. Вольтамперные характеристики 8.1.2. Параметры варисторов 8.2. Газовые разрядники ЧАСТЬ II. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ И БЫСТРЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ГЛАВА 9. КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 9.1. Функции, выполняемые силовой частью, ее принципиальные особенности 9.2. Классификация преобразователей энергии 9.3. Коэффициент мошности, коэффициент гармоник, коэффициент пульсаций 9.3.1. Коэффициент мощности 9.3.2. Коэффициент гармоник 9.3.3. Коэффициент пульсаций 9.4. Выпрямители 9.4.1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления 9.4.2. Схема ООВ при индуктивном характере нагрузки 9.4.3. Схема ООВ при индуктивном характере нагрузки и включении в нее замыкающего диода 9.4.4. Коммутационные процессы 9.4.5. Выходная характеристика 9.5. DC-DC преобразователи 9.6. DC-AC преобразователи 9.7. AC-DC преобразователи 9.8. АС-АС преобразователи 9.9. Зарядные устройства 9.9.1. Заряд емкостного накопителя 9.9.2. Заряд аккумуляторной батареи 9.10. Преобразователи с передачей энергии в сеть ГЛАВА 10. ВЫПРЯМИТЕЛИ НА НЕУПРАВЛЯЕМЫХ ДИОДАХ И СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ 10.1. Основные схемы выпрямления 10.2. Расчетные соотношения для схем выпрямления при активной нагрузке 10.3. Сглаживающие фильтры 10.4. Работа выпрямителя на индуктивный фильтр 10.5. Работа выпрямителя на активно-емкостный фильтр 10.5.1. Работа выпрямителя на противо-ЭДС 10.5.2. Работа выпрямителя на RC-фильтр 10.6. Особенности работы выпрямителя на емкостный фильтр 10.7. Работа выпрямителя на индуктивно-емкостный фильтр 10.8. Сглаживающие фильтры-умножители напряжения и удвоитель тока 10.8.1. Умножители напряжения 10.8.2. Однофазная мостовая схема удвоения напряжения 10.8.3. Удвоитель тока 10.9. Резонансные и магнитно-связанные сглаживающие фильтры 10.9.1. Одно- и двухзвенный LC-фильтры 10.9.2. Резонансные фильтры 10.9.3. Магнитно-связанные фильтры ГЛАВА 11. ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ БЕЗ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ВХОДА И ВЫХОДА) 11.1. Законы Кирхгофа для средних значений переменных 11.2. Базовая переключающая модель для построения ИРН 11.3. Понижающий импульсный регулятор напряжения (ИРН-1) 11.4. Повышающий импульсный регулятор напряжения (ИРН-2) 11.5. Инвертирующий импульсный регулятор напряжения (ИРН-3) 11.6. Сравнение понижающего и повышающего регуляторов с инвертирующим 11.7. Оценка потерь в импульсных регуляторах напряжения 11.7.1. Потери и КПД ИРН-1 11.7.2. Потери и КПД ИРН-2 11.8. Режим прерывистого тока в импульсных регуляторах напряжения 11.9. Импульсные регуляторы напряжения с разделительным конденсатором 11.9.1. ИРН с низким уровнем пульсаций на входе и выходе 11.9.2. ИРН с разделительным конденсатором и непрерывным потреблением входного тока 11.9.3. ИРН с непрерывной передачей тока в нагрузку, блокированную конденсатором 11.10. Комбинированные ИРН ГЛАВА 12. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ РАЗДЕЛЕНИЕМ ВХОДА И ВЫХОДА 12.1. Однотактный прямоходовой преобразователь 12.1.1. Принципиальная особенность работы однотактного прямоходового преобразователя 12.1.2. Расчетные соотношения в ОПП 12.1.3. Влияние индуктивности рассеяния 12.1.4. Однотактный прямоходовой преобразователь с активным ограничением напряжения 12.2. Двухтактные DC-DC преобразователи - аналоги понижающего импульсного регулятора напряжения 12.2.1. Преобразователь со средней точкой первичной обмотки трансформатора 12.2.2. Полумостовой преобразователь 12.2.3. Мостовой преобразователь 12.3. DC-DC преобразователь с дросселем на входе - аналог повышающего импульсного регулятора напряжения 12.4. DC-DC обратноходовой преобразователь 12.4.1. Влияние индуктивности рассеяния трансформатора 12.4.2. Однотактный обратноходовой преобразователь с активным ограничением напряжения 12.5. Преобразователи на основе импульсных регуляторов с разделительным конденсатором ГЛАВА 13. РЕЗОНАНСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 13.1. Последовательный резонансный преобразователь 13.1.1. Управление напряжением на нагрузке 13.2. Параллельный резонансный преобразователь 13.3. DC-DC преобразователи с последовательным подключением нагрузки к резонансному контуру 13.4. DC-DC преобразователи с подключением нагрузки к конденсатору резонансного контура 13.4.1. Анализ двух- и трехинтервального режимов 13.5. Однотактный резонансный преобразователь ГЛАВА 14. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С МЯГКИМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ 14.1. Потери на включение, влияние выходной емкости ключа 14.2. Несимметричные преобразователи с мягким переключением 14.2.1. Преобразователь с активным клампом 14.2.2. Несимметричный полумостовой преобразователь 14.2.3. Сравнение несимметричных схем с мягким переключением 14.2.4. Емкостный фильтр в несимметричных преобразователях с мягким переключением 14.3. Мостовой преобразователь с фазовым управлением 14.3.1. Процессы переключения в преобразователе с фазовым управлением 14.4. Двухтрансформаторные DC-DC преобразователи с мягким переключением 14.4.1. Двухтрансформаторные несимметричные преобразователи 14.4.2. Двухтрансформаторный несимметричный полумостовой преобразователь с неравными коэффициентами трансформации 14.4.3. Двухтрансформаторный мостовой преобразователь с фазовым управлением 14.5. DC-DC преобразователи с удвоителем тока 14.5.1. Несимметричный полумостовой преобразователь с удвоителем тока 14.5.2. Мостовой преобразователь с удвоителем тока и фазовым управлением 14.6. Преобразователи с интегрированным магнитным элементом 14.7. Индуктивность рассеяния, ее влияние на работу преобразователя ГЛАВА 15. ИНВЕРТОРЫ (DC-AC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ) 15.1. Основной вариант построения инвертора 15.2. Инвертор тока 15.3. Формирование выходного напряжения и тока 15.3.1. Широтно-импульсная модуляция 15.3.2. Выходные каскады инверторов при широтно-импульсной модуляции 15.3.3. Амплитудно-импульсная модуляция 15.4. Трехфазные инверторы ЧАСТЬ III. УПРАВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВАМИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ГЛАВА 16. ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КАК СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 16.1. Методы управления выходными параметрами преобразователей 16.2. Общие требования, предъявляемые к преобразователям как устройствам автоматического управления ГЛАВА 17. НЕПРЕРЫВНЫЕ МОДЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 17.1. Методика перехода к непрерывной модели для общего случая 17.1.1. Переход к непрерывной модели 17.1.2. Линеаризация непрерывной модели СЧ преобразователя 17.2. Передаточные матричные функции и передаточные функции непрерывной линейной модели преобразователя как звена САУ 17.3. Уравнение управления в непрерывной линейной модели преобразователя 17.4. Устойчивость непрерывной линейной модели преобразователя 17.5. Управление по выходному напряжению и току в преобразователях 17.5.1. Управление по максимальному току 17.6. Передаточные функции разомкнутых контуров при управлении по выходному напряжению и максимальному току ГЛАВА 18. ДИСКРЕТНЫЕ МОДЕЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 18.1. Устойчивость понижающего импульсного регулятора напряжения 18.2. Приближенный матричный способ оценки устойчивости ГЛАВА 19. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 19.1. Моделирование на основе передаточных функций 19.1.1. Передаточные функции разомкнутых систем 19.1.2. Передаточные функции замкнутых систем, расчет переходных процессов 19.2. Цифровое моделирование 19.2.1. Непрерывная линейная модель на основе повышающего регулятора при управлении по выходному напряжению 19.2.2. Непрерывная линейная модель преобразователя на основе повышающего регулятора при управлении по выходному напряжению и току ЧАСТЬ IV. УЗЛЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВА 20. УПРАВЛЕНИЕ МОЩНЫМИ ПОЛЕВЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ 20.1. Требования к управлению затвором 20.2. Управление MOSFET при гальванической связи его затвора с источником сигнала 20.3. Трансформаторное управление 20.4. Параллельное включение MOSFET ГЛАВА 21. ДРАЙВЕРЫ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ 21.1. Быстродействующие драйверы, управляющие MOSFET 21.2. Одноканальный драйвер с защитой по току управляемого ключа 21.3. Драйверы IGBT с расширенными функциональными возможностями 21.4. Драйверы, управляющие стойкой транзисторов ГЛАВА 22. КОНТРОЛЛЕРЫ УПРАВЛЕНИЯ 22.1. Контроллеры управления корректорами коэффициента мощности 22.1.1. Повышающий импульсный регулятор как основа ККМ 22.1.2. Контроллер ККМ 22.2. Контроллеры управления DC-DC преобразователями 22.3. Контроллеры управления мостовыми каскадами методом фазового сдвига ГЛАВА 23. ИСТОЧНИКИ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 23.1. Источники опорного напряжения на стабилитронах 23.2. Регулируемые источники опорного напряжения высокой точности 23.2.1. Формирование участка постоянной мощности в DC-DC преобразователях с применением микросхемы РИОН 23.3. Источники опорного напряжения высокой точности ГЛАВА 24. ДЕМПФИРУЮЩИЕ ЦЕПИ 24.1. Демпфирующие цепи, подключаемые к транзисторам 24.1.1. Процесс включения транзистора 24.1.2. Процесс выключения транзистора 24.1.3. Демпфирующая цепь без потерь мощности 24.2. Демпфирующие цепи, подключаемые к диодам 24.2.1. Резистивно-емкостные демпфирующие цепи 24.2.2. Насыщающиеся дроссели в качестве ограничителей выбросов напряжения на диодах ГЛАВА 25. ЗВЕНЬЯ КОРРЕКЦИИ 25.1. Пассивные звенья коррекции 25.2. Звенья коррекции с использованием операционных усилителей ГЛАВА 26. ПОДАВЛЕНИЕ РАДИОПОМЕХ 26.1. Составляющие кондуктивных радиопомех 26.2. Нормирование радиопомех 26.3. Измерение радиопомех 26.4. Прохождение симметричной и несимметричной составляющих радиопомех от преобразователя к ИРП 26.5. Методы подавления радиопомех, создаваемых преобразователями 26.5.1. Фильтры защиты от радиопомех 26.5.2. Экранирование ГЛАВА 27. ОТВОД ТЕПЛА 27.1. Способы передачи тепла 27.2. Аналогия с электрическими цепями 27.3. Теплопроводность 27.4. Конвекция 27.5. Удельная мощность преобразователя, ее зависимость от КПД 27.6. Переходные тепловые режимы ЧАСТЬ V ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ГЛАВА 28. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ С НЕПРЕРЫВНЫМ СТАБИЛИЗАТОРОМ НА ВЫХОДЕ ГЛАВА 29. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ 15 ВТ ГЛАВА 30. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С СИНХРОННЫМ ВЫПРЯМЛЕНИЕМ ГЛАВА 31. ТРАНЗИСТОРНЫЙ AC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ВЫПРЯМИТЕЛЬ) ГЛАВА 32. ЭЛЕКТРОННАЯ НЕРАССЕИВАЮЩАЯ НАГРУЗКА 32.1. Управление преобразователем 1 32.2. Силовая часть преобразователя 2 32.3. Схема управления ключами преобразователя 2 32.4. Управление преобразователем 2 32.5. Сетевой инвертор
