ОГЛАВЛЕНИЕ

	стр.
Введение……………………………………………………………….	5
1. Полупроводниковые выпрямители..................................................	6
Однофазные выпрямители с активной нагрузкой……………	7
Регулирование среднего значения выпрямленного напряжения переключением секций вторичной обмотки тягового трансформатора…………………………………………………………….	17
Плавное управление выпрямленным напряжением тиристорным выпрямителем……………………......................................	19
1.4. Электромагнитные процессы при работе выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой ………………………………..........	21
1.5. Особенности работы выпрямителя на электродвигатель……	26
1.6. Внешние и регулировочные характеристики выпрямителя…	28
1.7. Энергетические характеристики выпрямителя……………….	31
Лабораторная работа № 7. Однофазные выпрямители……………	38
Лабораторная работа № 8. Однофазный управляемый выпрямитель для двухзонного регулирования среднего значения выпрямленного напряжения…………………………………………………	42
2. Проектирование однофазного управляемого выпрямителя………	51
2.1. Расчет силовой цепи однофазного управляемого выпрямителя………………………………………………………………………	51
2.2. Проектирование системы управления выпрямителем………..	66
3. Инверторы……………………………………………………….…..	117
3.1. Инверторы, ведомые сетью……………………………………	117
3.2. Автономные инверторы…………………………………………	122
4. Импульсные преобразователи постоянного тока………………….	124
4.1. Широтно-импульсные преобразователи постоянного тока..…	125
4.2. Проектирование широтно-импульсного преобразователя постоянного тока……………………………………………………….	129
Лабораторная работа № 9. Широтно-импульсный преобразователь……………………………………………………………………	138
5. Преобразователи частоты…………………………………………..	142
6. Регуляторы напряжения и коммутаторы………..………….……...	147
Лабораторная работа № 10. Стабилизатор напряжения для асинхронных вспомогательных машин электровозов…………………	149
Библиографический список……………………………………….…..	154

Введение

На основе силовых полупроводниковых приборов созданы преобразователи, которые выполняют управление технологическими процессами во всех сферах жизни человека. С помощью полупроводниковых преобразователей достигается высокое качество выполнения технологических процессов. За счет изменения параметров энергоносителя и управления технологическими процессами обеспечивается экономия ресурсов. Использование полупроводниковых преобразователей в качестве исполнительных механизмов позволяет полностью автоматизировать технологические установки.

Во второй части учебного пособия «Электронная техника и преобразователи электроподвижного состава» рассматриваются широко применяемые на железной дороге выпрямители, инверторы, импульсные преобразователи постоянного тока, преобразователи частоты, регуляторы напряжения. Данные полупроводниковые преобразователи применяются для управления тяговыми и скоростными режимами электроподвижного состава. Большие перспективы применения полупроводниковых преобразователей открываются в процессах технического обслуживания и ремонта подвижного состава, их используют в энергетическом хозяйстве депо для управления обогревом, вентиляцией, электрическим освещением помещений производственного, административного и бытового назначения. Использование полупроводниковых преобразователей с управлением микроконтроллерами, микропроцессорами, компьютерами позволяет обеспечивать экономию энергетических ресурсов, значительно повышать качество продукции, снижать расход материальных и трудовых ресурсов.

Дальнейшее совершенствование силовых полупроводниковых приборов оказывает влияние на конструкцию преобразователей, на их надежность, габаритные размеры и массу, но основные принципы преобразования, изложенные в пособии, могут измениться незначительно.

При изложении физических, электромагнитных процессов в полупроводниковых преобразователях с нагрузкой, при рассмотрении энергетических процессов в электрических цепях с полупроводниковыми приборами использованы результаты научно-исследовательской работы, полученные авторами учебного пособия.

1. Полупроводниковые выпрямители

Выпрямители предназначены для преобразования переменного тока в постоянный по направлению ток (пульсирующего по величине). Полупроводниковые выпрямители представляют собой преобразователь, который обычно содержит преобразовательный трансформатор, выпрямительную установку, устройства защиты силовых полупроводниковых приборов (СПП), устройства управления средним значением выпрямленного напряжения и сглаживающий фильтр. Преобразовательный трансформатор выполняет несколько функций. Он служит для согласования напряжения питающей сети с напряжением потребителя электрической энергии, который является нагрузкой преобразователя. Секции вторичной обмотки могут использоваться для сборки схемы выпрямительной установки и применяются для многозонного регулирования среднего значения выпрямленного напряжения. Преобразовательный трансформатор ослабляет отрицательное воздействие выпрямительной установки на качество электрической энергии в питающей сети и на работу других потребителей электрической энергии. Для повышения электромагнитной совместимости выпрямителей с питающими сетями и с другими потребителями электрической энергии применяют входные фильтры, которые собраны из дросселей, конденсаторов и служат для подавления 5, 7 и других гармоник тока, напряжения на входе выпрямителя.

Выпрямительная установка собирается на основе полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, транзисторов. В зависимости от числа фаз переменного напряжения на входе выпрямители могут быть однофазными, трехфазными, многофазными. В однопульсовых (однополупериодных) выпрямительных установках за период переменного напряжения выпрямление тока выполняется в один полупериод. В двухпульсовых (двухполупериодных) выпрямительных установках за период переменного напряжения выпрямление тока выполняется в оба полупериода. Трехфазные и многофазные выпрямители могут быть трехпульсовыми, шестипульсовыми, двенадцатипульсовыми и так далее. Неуправляемый выпрямитель содержит выпрямительную установку на диодах без устройств регулирования переменного напряжения. Управляемый выпрямитель, то есть выпрямитель, обеспечивающий изменение среднего значения выпрямленного напряжения, может изготавливаться на основе диодов с устройствами регулирования переменного напряжения, а также на основе тиристоров, транзисторов. Однотактные выпрямители, то есть выпрямители с нулевым выводом секционированных вторичных обмоток обеспечивают протекание тока по каждой секции обмотки только в один полупериод за период переменного напряжения. В двухтактных выпрямителях (мостовых схемах выпрямителей) по вторичным обмоткам преобразовательного трансформатора протекает переменный ток, то есть за период переменного напряжения ток по обмоткам протекает в каждый полупериод и изменяет направление. Устройства защиты СПП служат для ограничения перенапряжений, для снижения скорости нарастания тока, напряжения на полупроводниковых приборах, отличающихся сравнительно малыми размерами и высокой плотностью тока электронной структуры. Устройства управления служат для изменения среднего значения выпрямленного напряжения. Сглаживающий фильтр на выходе выпрямителя снижает пульсации выпрямленного напряжения, тока на зажимах потребителя электрической энергии. Фильтры для защиты электрических сетей, других потребителей электроэнергии от помех из-за работы выпрямителя применяют на входе выпрямителя. Обычно в состав фильтров включают конденсаторы, дроссели.