Лабораторная работа №1 «Изучение режимов работы однофазных выпрямителей»

Министерство науки и образования РФ

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ЭРЭ и ЭС»

Отчет по курсу

«Силовая электроника»

Лабораторная работа №1

«Изучение режимов работы

однофазных выпрямителей»

Студент группы 04 МиТЭ Качанов Н. И.

Преподаватель

Школин А.Н.

Брянск 2008

Цель: изучить режимы работы однофазных выпрямителей.

Порядок выполнения:

1. Моделирование неуправляемого однофазного мостового выпрямителя при работе его на активную нагрузку. Расчёт среднего значения выпрямленного напряжения, амплитуд 5 первых гармоник выходного напряжения и тока.

2. Моделирование неуправляемого однофазного выпрямителя, включенного по схеме с нулевым проводом, при работе его на активную нагрузку.

3. Выбор параметров диодов для однофазных схем выпрямления.

4. Расчет Г-образного LC-фильтра при коэффициенте сглаживания К_сг =5.

5. Моделирование схемы однофазного мостового выпрямителя с рассчитанным LC-фильтром.

6. Моделирование схемы однофазного мостового выпрямителя с L-фильтром и C-фильтром

7. Моделирование управляемого однофазного мостового выпрямителя при работе его на активную нагрузку при двух углах управления α1=60±30° и α1=130±45°.

8. Моделирование управляемого однофазного мостового выпрямителя при работе выпрямителя совместно с рассчитанным LC-фильтром.

Выполнение работы

№ варианта	Действующее значение фазного напряжения	Активное сопротивление нагрузки Rн
5	85 В	50 Ом

1. Моделирование неуправляемого однофазного мостового выпрямителя при работе его на активную нагрузку.

Схема неуправляемого однофазного мостового выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения: .

Диаграмма напряжения на нагрузке Ud(t)

.

Диаграмма тока нагрузки Id(t)

Амплитуды гармоник выпрямленного напряжения неуправляемого выпрямителя определяются по формуле: , для однофазной мостовой схемы выпрямления. Согласно расчету:

Спектр напряжения на нагрузке Ud()

Гармоники тока при активной нагрузке можно определить по выражению: .

Спектр тока нагрузки Id()

Напряжения на вентилях Uv1(t), Uv4(t) и Uv2(t), Uv3(t)

2. Моделирование неуправляемого однофазного выпрямителя с нулевой точкой

Схема неуправляемого однофазного выпрямителя c нулевой точкой

Ud(t) и Id(t)

Напряжения на вторичной обмотке трансформатора u2(t)

Напряжения на вентилях Uv1(t), и Uv2(t)

3. Максимальное обратное напряжение на вентилях для однофазной схемы с нулевой точкой равно . Для однофазных мостовых схем этот параметр всегда в 2 раза меньше .

Средний выпрямленный ток вентиля однофазной схемы выпрямления: , .

Выбираем диод 1N5404 с параметрами: .

4. Расчет Г-образного LC-фильтра

К_сг =5.

Для расчета фильтра находим где

. Минимальную емкость фильтра можно оценить т.о.: . Выбираем С=100 мкФ, тогда .

5. Моделирование схемы однофазного мостового выпрямителя с LC-фильтром

Схема неуправляемого однофазного выпрямителя

с нулевой точкой с Г-образным LC-фильтром

Временные диаграммы напряжения на Lф UL(t) и на нагрузке Ud(t)

Ic(t)

6. Моделирование схемы однофазного мостового выпрямителя с L-фильтром и C-фильтром

Временные диаграммы напряжения на входе фильтра Uф(t),

напряжения на нагрузке Ud(t) и тока нагрузки Id(t) при моделировании с L-фильтром

Временные диаграммы Ud(t), Ic(t) и Id(t) при моделировании с C-фильтром

7. Моделирование управляемого однофазного мостового выпрямителя.

Схема управляемого однофазного мостового выпрямителя

При

Среднее значение напряжения на нагрузке: .

Напряжение на нагрузке Ud(t)

Напряжения на вентилях Uv1(t), Uv4(t) и Uv2(t), Uv3(t)

Среднее значение тока нагрузки: .

Id(t)

При

Среднее значение напряжения на нагрузке: .

Ud(t)

Напряжения на вентилях Uv1(t), Uv4(t) и Uv2(t), Uv3(t)

Среднее значение тока нагрузки: .

Id(t)

8. Моделирование управляемого однофазного мостового выпрямителя с LC-фильтром

При

Ud(t) и UL(t)

Ic(t)

При

Ud(t) и UL(t)

Ic(t)

Вывод: в ходе лабораторной работы мы изучили особенности однофазных схем выпрямления, а также индуктивного и емкостного фильтров, применяемых для улучшения качества выходного сигнала выпрямителей. Низкочастотный Г-образный LC-фильтр уменьшает пульсации выходного постоянного напряжения.