МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет»

(УГТУ)

Силовая электроника. Курсовая работа

Учебное пособие

Ухта, УГТУ, 2014

УДК 621.314(076)

ББК 32.85Я7

Я 31

Ягубов, З. Х. Силовая электроника. Курсовая работа [Текст]: учебное пособие / З. Х. Ягубов, К. Е. Чаадаев, Л. П. Бойченко, Д. Д. Филиппов, П.С. Шичев. – Ухта : УГТУ, 2014. – 73 с. : ил.

Данное учебное пособие предназначено для выполнения курсовой работы по дисциплине «Силовая электроника».

В учебном пособии изложены общие требования к оформлению курсовой работы, описание силовой схемы и процессов её работы. Кроме этого, приведены последовательности проведения расчётов: процессов коммуникации выпрямителя, основных параметров трансформатора и характеристик выпрямителя (внешних, регулировочных и энергетических, таких как коэффициенты мощности и полезного действия). Также – количества вентелей в плече выпрямителя (последовательно и параллельно включённых в плече мостового выпрямителя), условий охлаждения силовых полупроводниковых вентелей выпрямителя, индуктивности цепи выпрямленного тока, условий функционирования выпрямителя при максимальном выбранном значении угла управления, разработки функциональной схемы управления тиристорами выпрямителя, последовательность выполнения курсовой работы и вопросы для его подготовки. В пособии приводится библиографический список литературы, необходимой для выполнения курсовой работы.

В приложениях приведены требования к выполнению и оформлению курсовой работы. Дана форма титульного листа курсовой работы.

Учебное пособие предназначено для бакалавров направления 140400 Электроэнергетика и электротехника кафедры электрификации и автоматизации технологических процессов Ухтинского государственного технического университета в соответствии с Государственным образовательным стандартом третьего поколения.

Рецензент: А. В. Назаров, начальник отдела центра разработки газовых и газоконденсатных месторождений филиала ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухте, д.т.н; Д. А. Балахнов, начальник отдела автоматизации и метрологии ТПП «ЛУКОЙЛ – Ухтанефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ – Коми», к.т.н.

Редактор: Г. В. Данилов, доцент кафедры АИС УГТУ, к.т.н.

В учебном пособии учтены замечания рецензентов и редактора.

Корректор К. В. Коптяева. Технический редактор Л. П. Коровкина.

План 2014 г., позиция 45. Компьютерный набор. Подписано в печать 30.09.2014.

Объём 73 с. Тираж 120 экз. Заказ № 288.

© Ухтинский государственный технический университет, 2014

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………6
Общие требования к оформлению курсовой работы.........................………..8
1 Описание силовой схемы и процессов её работы …………………………9
2 Расчёт основных параметров трансформатора …………………………...12
3 Расчёт основных коммуникации выпрямителя……………………………13
4 Расчёт характеристик выпрямителя ……………………………………….19
4.1 Внешние характеристики…………………………………………………19
4.2 Регулировочные характеристики………………………………………....21
4.3 Энергетические характеристики (коэффициенты мощности и полезного действия)……………………………………………………………………….22
5 Расчёт количества вентелей в плече выпрямителя………………………..25
5.1 Общие положения…………………………………………………………25
5.2 Расчет количества последовательно включенных вентилей в плече мостового выпрямителя……………………………………………………….27
5.3 Расчет количества параллельно включенных вентилей в плече мостового выпрямителя………………………………………………………28
6 Расчёт условий охлаждения силовых полупроводниковых вентелей выпрямителя …………………………………………………………………..29
7 Расчёт индуктивности цепи выпрямленного тока………………………...38
8 Расчёт условий функционирования выпрямления при максимальном выработанном значении угла управления…………………………………...41
9 Разработка функциональной схемы управления тиристорами выпрямителя…………………………………………………………………...43
10 Последовательность выполнения курсовой работы..……………………45
11 Задание для выполнения курсовой работы………………………………48 Вопросы для подготовки к выполнению и защите курсовой работы……...49
Заключение…………………………………………………………………….50
Библиографический список…………………………………………………..51
Приложения……………………………………………………………………52

Введение

В настоящее время преобразовательная техника является быстроразвивающейся областью силовой электроники. Современный уровень достижения в этой области оказывает существенное влияние на техническое развитие большинства отраслей народного хозяйства. Этот уровень достижения развития силовой энергетики основывается на достаточно быстрых темпах развития современных силовых по­лупроводниковых приборов и микропроцессорной электронной техники их управления.

Одним из основных направлений использования силовой электроники является электропривод. Для электропривода постоянного тока разработаны выпрямительные преобразовательные агрегаты, которые широко применяются в различных отраслях промышленности и транспорта.

Учебный материал в настоящем пособии представлен с целью приобретения бакалаврами навыков проведения само­стоятельного расчёта параметров однофазного выпрямителя и проведения анализа электромаг­нитных процессов его работы.

Перед выполнением расчётов по задачам студент должен изучить соответствующие разде­лы теории выпрямителей по рекомендуемой литературе [1, 2].

В расчётной части проекта студент должен выполнить следующее:

• выбор силовой схемы однофазного выпрямителя, обоснование и описание её работы;

• расчёт параметров для процессов коммутации токов вентилей выпрямителя;

• расчёт основных параметров трансформатора;

• расчёт и построение характеристик выпрямителя;

• расчёт количества вентилей в плече выпрямителя;

• расчёт условий охлаждения и параметров радиатора (охладителя) вентилей;

• расчёт индуктивности цепи выпрямленного тока;

• расчёт условий нормального функционирования выпрямителя при макси­мально выбранном значении угла управления ;

• разработку функциональной схемы системы управления тиристорами выпрямителя.

В графической части проекта бакалавр должен представить силовую схему выпрямителя и блочную функциональную схему его управления, а также временные диаграммы электромагнитных процессов работы выпрямителя и графики его характеристик.

Для успешного выполнения курсовой работы, помимо рекомендуемой литературы, в конце пособия приведены вопросы для подготовки к выполнению и защите курсовой работы.

Общие требования к оформлению курсовой работы

Самостоятельное выполнение расчётов по задачам курсовой работы является важным этапом в профессиональной подготовке специалиста по силовой электронике и электроприводу.

Пояснительная записка должна содержать математический вывод расчётных формул и подробный ход выполнения расчётов по ним для выпрямителя, обоснование выбранных и рассчитанных параметров, эскизы и сводные данные расчёта его элементов.

В каждом разделе работы необходимо сделать запись исходных данных и привести расчётные формулы с их выводом, которые должны быть обоснованы краткими комментариями.

Во всех расчётах подстановка числовых значений в окончательную формулу является обязательной. После их выполнения записы­вается ответ с указанием единиц измерения.

Проводить расчёты с точностью до двух знаков после запятой.

В серии однотипных расчётов первый расчёт должен быть выполнен полно­стью, а результаты остальных надо свести в таблицу.

Все расчёты и построение графиков зависимостей соответствующих параметров выполнять только на компьютере с оформлением, соответствующим требованиям стандарта.

Графическая часть работы должна быть выполнена на листах формата А4. А графики должны иметь координатную сетку с указанием соответствующих парамет­ров и их размерностей. Деление на осях желательно выбирать из ряда 1 10ⁿ, 2 10ⁿ или 5 10ⁿ, где n – любое целое число.