Назначение, основные показатели и требования к источникам вторичного электропитания

Поскольку выпрямленный ток ВУ содержит большую или меньшую гармоническую слагаемую, то следующим в цепочке должно быть фильтрующее устройство (ФУ) подавляющее переменную компоненту выходного сигнала (напряжения или тока). Если выходные параметры ВИЭП должны быть стабильны, то далее включается стабилизирующее устройство (СТУ). Иногда стабилизирующее устройство может, объединятся с регулирующим устройством (РУ). Регулирующее устройство, как следует из названия, позволяет изменять основные выходные параметры (напряжение или ток) в заданных пределах. В схему ИВЭП, РУ может быть введено как на входе (регулирование по входу), так и на выходе (регулирование по выходу). Более того, регулирующее устройство может быть введено в схему ИВЭП и в любом промежуточном месте, например, после ВТ либо после ВУ. Достаточно часто функция объединяет, например ВТ-РУ или ВУ-РУ. В первом случае вторичную обмотку трансформатора делают с промежуточными выводами и при помощи дискретного регулятора осуществляют ступенчатое регулирование. При объединении ВУ и РУ в выпрямителе используют регулируемые выпрямительные элементы, например тиристоры. Использование в ИВЭП регулирования или стабилизации, приводит к появлению еще одного функционального блока – устройство управления (УУ). Это устройство может быть как аналоговым, так и кодовым, выполнять свои функции самостоятельно или являться промежуточным звеном согласования с ЭВМ.

Обобщенная схема классического ИВЭП приведена ниже (см. рисунок 2.3-4.2.).

Необходимо отметить тот факт, что использование частоты преобразования в 50 Гц приводит к достаточно большим массогабаритным размерам как отдельных содержащих катушки индуктивности или трансформаторы блоков и узлов, так и всего ИВЭП в целом, особенно если он рассчитан на высокую мощность. По той же причине (низкая частота) габариты фильтров, как и их вес также значительны. Причем не только из-за параметров дросселя в LC-фильтре, но и из-за высоких значений емкости т.к. резонансная частота LC-цепей определяется обоими компонентами.

Понятно, что путь увеличения рабочей частоты питающей сети не мог быть не реализован. Первыми появились т.н. машинные преобразователи, т.е. соединение электродвигателя и генератора переменного тока высокой частоты. Правда очень высокой эта частота так и не стала. Существует даже стандарт такой частоты – 400 Гц. В системах энергопитания космических аппаратов дошли до частот преобразования ~10 кГц или чуть выше в отдельных случаях. Но это все были экспериментальные системы.

Существенный сдвиг в этом плане наметился после появления достаточно мощных полупроводниковых элементов, которые могут работать в ключевом режиме. Первыми такими элементами стали тиристоры – управляемые вентили. Правда, управлять ими можно только по включению, а для выключения такого элемента необходима хотя бы минимальная инверсия напряжения на нем. Тем не менее, появилась возможность включить в сетевую сторону ИВЭП преобразователь переменного тока 50 Гц в переменный ток высокой частоты. В настоящее время такие системы, т.е. преобразователи или инверторы (конверторы) работают на частотах во много сотен килогерц. Частота преобразования зависит от частотных свойств тиристоров и магнитных материалов, используемых в разделительном трансформаторе ИВЭП.

Поскольку генераторы (т.е. инверторы на тиристорах) работают при их питании постоянным током (что вообще-то не обязательно), то на входе возникает необходимость во введении еще одного выпрямителя – т.н. сетевого. Здесь, правда, есть два не простых момента. Отказ от входного трансформатора на 50 Гц приводит к необходимости использовать достаточно высоковольтные тиристоры, но эта задача в настоящее время решена. И второе, работа конвертора при его непосредственном подключении к сети приводит к тому, что колебания генератора через общую шину сети