Министерство образования и науки Украины
Запорожская государственная инженерная академия
СЕМЕНОВ В.В.
Энергетическая электроника
конспект лекций
для студентов ЗГИА
специальности 6.0809.03 "Электронные системы"
дневной и заочной форм обучения
Рекомендовано к опубликованию
на заседании кафедры ЭС
протокол № от
Запорожье
2010
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Основные определения и допущения
1.1 Виды преобразования энергии, виды полупроводниковых преобразователей и основные области их применения.
1.2 Виды силовых полупроводниковых приборов.
1.3 Простейшая схема выпрямления и основные определения.
1.4 Блок-схема преобразовательной установки.
2 Схемы неуправляемых выпрямителей.
2.1 Общие сведения
2.2 Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока
2.3 Двухполупериодная схема выпрямления однофазного тока с выводом нулевой точки трансформатора;
2.4 Мостовая схема выпрямления однофазного тока.
5.5 Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока с выводом нулевой точки трансформатора;
5.6 Мостовая схема выпрямления трехфазного тока.
3 Режимы работы неуправляемых выпрямителей.
3.1 Общие сведения
3.2 Работа при активно-индуктивной нагрузке
3.3 Работа при активно-емкостной нагрузке
3.4 Работа при нагрузке на противо-эдс
4 Управляемые выпрямители
4.1 Методы регулирования выходного напряжения выпрямителей.
4.2 Регулировочные характеристики при фазовом управлении
5. Сглаживающие фильтры
5.1 Оценка качества выходного напряжения
5.2 Основные виды сглаживающих фильтров и их параметры
5.3 Индуктивный фильтр
5.4 Емкостной фильтр
5.5 Г-образный фильтр.
6 Внешние характеристики выпрямителей
6.1 Общие сведения
6.2 Внешние характеристики выпрямителей малой мощности
6.3 Внешние характеристики выпрямителей большой мощности
7 Инверторы, ведомые сетью
7.1 Инверторный режим управляемого преобразователя
7.2 Входная и ограничительная характеристики инвертора.
8. КПД и коэффициент мощности преобразователя,
ведомого сетью
Введение
В настоящее время устройства силовой электроники проникли, практически, во все сферы человеческой деятельности, начиная от простеньких "зарядников" для мобильных телефонов и кончая сложнейшими электронными системами, применяемыми в физических экспериментах. Все многообразие силовых преобразователей базируется на основных схемах выпрямления, изучение электромагнитных процессов в которых и является содержанием курса "Энергетическая электроника". Кроме приобретения конкретных знаний, касающихся изучаемых схем и их характеристик, важнейшей задачей, стоящей при изучении данного курса, является формирование у читателя определенного способа мышления, научного подхода к решению специфических задач, характерных для силовой электроники. Наличие или отсутствие такого способа мышления и определяет, в конечном итоге, уровень подготовки будущего специалиста.
В бывшем СССР, становление силовой электроники как учебной специальности связано с организацией специальности, которая в 60-х годах прошлого века называлась "Промышленной электроникой". Создание соответствующих выпускающих кафедр в ведущих ВУЗах страны, таких как Московский энергетический институт (МЭИ), Киевский политехнический институт (КПИ), Харьковский политехнический институт (ХПИ), и в ряде других, связано с деятельностью "отцов-основателей" этого направления в Высшей Школе – И.Л. Каганова, И.М. Чиженко, В.С Руденко, В.А Лабунцова и многих, многих других - авторов первых (и последующих) учебников по промышленной электронике [1-8].
С течением времени изменяется не только элементная база и соответствующие акценты, расставленные в старых учебниках. Изменяется "мода" на схемные решения, изменяются представления о процессах, происходящих в схемах, изменяются и методы решения даже относительно традиционных задач, рассматриваемых в таком базовом курсе, как "Энергетическая электроника". Поэтому предлагаемая ниже работа – не просто переписывание сведений из старых, ставших библиографической редкостью, учебников, а попытка применения (и, возможно, пропагандирования) относительно новых методов решения традиционных задач.
При работе над рукописью автор старался излагать материал так, чтобы для его понимания было достаточно элементарных знаний по физике, математике и теории линейных электрических цепей. В то же время, содержание данного электронного учебника соответствует действующей в настоящее время рабочей программе курса "Энергетическая электроника" для студентов, обучающихся по специальности "Электронные системы".