MU_po_SR_SE
.pdfопределения или выбора начального напряжения на конденсаторе перед коммутацией U(0). Величину U(0) выбирают с учѐтом обеспечения возможно меньших напряжений на остальных элементах схемы инвертора, а в частности, на рабочих и коммутирующих тиристорах, так как напряжения на этих элементах зависят от U(0).
Для поддержания выбранного напряжения U(0) используются дополнительные цепи заряда конденсатора или цепи отвода от коммутирующего узла избыточной энергии. По выбранной величине U(0) рассчитывают коэффициент ε = (U(0) + Eк) / U(0) = 2, используемого коммутационного узла.
Элементы коммутационного узла рассчитывают на предельный (критический) режим работы, характеризующийся наименьшим значением угла β. Этому режиму обычно соответствует наибольший ток и наименьшее напряжение источника питания . Параметры критического режима учитывают коэффициентом Хкр, ко-
торый выбирают исходя из амплитуды тока |
, для этого режима |
|||||||||||||||||||||
( |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
Для узлов параллельной коммутации: |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Для узлов последовательной коммутации: |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
; |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
√( |
|
|
|
) |
|
|
; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Выбор больших значений , для узлов принудительной коммутации нецелесообразен из-за рода потерь мощности в коммутирующем тиристоре, конденсаторе, активных сопротивлениях коммутирующего дросселя и соединительных проводах. Поэтому от-
ношение |
|
для критического режима принимают равным 1,1…3. |
||
|
||||
При этом следует отметить, что с ростом отношения |
|
уменьша- |
||
|
||||
ется время перезаряда конденсатора в коммутационном узле.
В инверторах с невысокой частотой следования выходных импульсов (f = 50…100 Гц) длительность интервала коммутации занимает незначительную часть периода следования выходных импуль-
11
сов. Поэтому в таких инверторах целесообразно применить
= 1,1…1,3.
При повышенной частоте следования выходных импульсов (f > 100 Гц) становится актуальной задачей сокращения времени перезаряда конденсатора в коммутирующем узле. В этом случае можно
принять = 2…3. По выбранному для критического режима
значению |
|
рассчитывают коэффициент Xкр, |
а затем и характе- |
|||
|
||||||
ристическое сопротивление контура коммутации: |
|
|||||
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее по значению |
и выражению для угла запирания β |
|||||
соответствующего коммутационного узла находят угол |
крити- |
|||||
ческого режима, а по известному времени |
используемых ти- |
|||||
ристоров с учѐтом необходимого запаса – угловую частоту:
|
|
, где =1,3…1,5 – коэффициент запаса. |
По значениям |
и |
определяют параметры коммутирующего |
узла: |
|
|
|
|
; |
|
|
. |
Проведѐм расчѐт элементов узлов коммутации со следующи- |
||
ми данными: |
|
; |
30.Определяем коэффициент ε
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
31. |
Принимаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|||
32. |
Коэффициент нагрузки: |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
33.Волновое сопротивление коммутирующего контура:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
34. Угол запирания |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
√ |
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
√ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
35.Собственная угловая частота контура коммутации
12
рад/с.
36.Ёмкость коммутирующего конденсатора
.
37.Индуктивность коммутирующего дросселя
.
Рисунок 1 – Принципиальная схема инвертора
Задание
Рассчитать инвертор с двухступенчатой пофазной коммутацией.
Исходные данные: линейное напряжение на нагрузке |
; активное |
сопротивление нагрузки ; индуктивность нагрузки |
; вы- |
ходная частота f приведены в табл. 1; напряжение источника питания ; трансформатор инвертора выполнен по схеме Y/Δ.
Таблица 1 – Расчетные данные
№ варианта |
|
|
|
f, Гц |
|
|
|
|
|
1 |
127 |
|
100 |
100 |
|
|
|
|
|
2 |
380 |
|
120 |
120 |
|
|
|
|
|
3 |
220 |
|
200 |
300 |
|
|
|
|
|
4 |
380 |
|
400 |
500 |
|
|
|
|
|
5 |
127 |
|
350 |
440 |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
6 |
127 |
250 |
320 |
|
|
|
|
7 |
220 |
120 |
490 |
|
|
|
|
8 |
380 |
140 |
150 |
|
|
|
|
9 |
380 |
320 |
250 |
|
|
|
|
10 |
380 |
110 |
310 |
|
|
|
|
11 |
380 |
220 |
300 |
|
|
|
|
12 |
380 |
330 |
100 |
|
|
|
|
13 |
380 |
110 |
120 |
|
|
|
|
14 |
127 |
380 |
300 |
|
|
|
|
15 |
127 |
170 |
500 |
|
|
|
|
16 |
220 |
260 |
440 |
|
|
|
|
17 |
127 |
370 |
320 |
|
|
|
|
18 |
127 |
140 |
490 |
|
|
|
|
19 |
380 |
190 |
150 |
|
|
|
|
20 |
127 |
400 |
250 |
|
|
|
|
5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ
14
1. Классификация и область применения силовых преобразователей в электрических системах и комплексах
1.1 Классификация и область применения силовых преобразовате-
лей
Основные определения.
Классификация силовых электронных устройств.
1.2 Область применения силовых преобразователей
Область применения силовых преобразователей для различных комплексов.
2. Управляющие элементы и устройства электропривода. Силовые электронные ключи
2.1Классификация управляющих элементов и устройств электро-
привода
Управляющие элементы и устройства электропривода. Схемы управления (драйверы).
Область безопасной работы.
2.2Системы управления электроприводов. Защита силовых электронных ключей
Аналоговые системы управления электроприводом.
Защита силовых электронных ключей формированием траекторий переключения.
15
3.Устройства силовой части электропривода. Преобразователи электрической энергии
3.1Схемы выпрямления, используемые в электромеханических
системах
Принцип действия, расчетные соотношения для элементов силовой техники.
Коммутации и режимы работы выпрямителей, характеристики. Гармонический состав выпрямленного напряжения и первичных токов
ивлияние их на работу электротехнического комплекса, КПД и коэффициент мощности.
3.2Применение преобразователей в электротехнических комплексах и системах
Инверторы. Инверторы ведомые сетью, характеристики и режимы ра-
боты.
Расширение областей работы (обеспечение работы в 4-х квадрантах комплексной плоскости параметров по стороне переменного тока).
Резонансные инверторы.
Применение в электротехнических комплексах автономных инверторов
ипреобразователей частоты. Структурные схемы управления.
Применение агрегатов бесперебойного питания в электромеханических системах.
4. Особенности работы силовых преобразователей при повышенных частотах
4.1 Работа силовых преобразователей на повышенных частотах
Особенности работы силовых преобразователей для комплексов оборудования электротехнического назначения на повышенных частотах.
Потери мощности и способы их снижения. Охлаждение силовых преобразователей.
4.2 Выбор оборудования и особенности работы устройств на повышенных частотах
Назначение и классификация конденсаторов силовых преобразователей применяемых в электротехнических комплексах.
Выбор типов конденсатора в устройствах силовой электроники для электротехнических систем.
Назначение и классификация реакторов.
Основные параметры, схема замещения и характеристики реакторов.
16
5. Применение импульсных преобразователей в регулируемых электроприводах
5.1 Применение преобразователей в регулируемых электроприводах
Полупроводниковые преобразователи как элемент замкнутой системы регулирования электропривода. Методика расчета полупроводниковых преобразователей для регулируемых электроприводов.
Системы управления и регулировочные характеристики реверсивных преобразователей при раздельном управлении.
5.2 Электромагнитная совместимость
Электромагнитная совместимость в системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель.
Влияние работы вентильного электропривода на питающую сеть.
Средства и способы уменьшения влияния работы вентильного электропривода на питающую сеть.
6. Расчет основных параметров и характеристик устройств силовых преобразователей
6.1Учет электромагнитных процессов в электроприводе при расчете устройств силовых преобразователей
Анализ электромагнитных процессов в электроприводе.
Расчет устройств силовых преобразователей с учетом электромагнитных процессов в электроприводе.
6.2Выбор устройств силовых преобразователей
Критерии выбора силовых преобразователей.
7. Разработка алгоритмов управления, применяемых в силовых преобразователях
7.1 Системы управления электроприводами
Структура систем управления электроприводами. Методы управления.
Классификация структурных схем управления силовых преобразователей используемых в электротехнических комплексах.
7.2 Математическое моделирование и разработка систем управления
Математическое моделирование схем управления силовыми преобразователями.
Синтез и разработка систем управления.
17
6.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Розанов, Ю. К. Силовая электроника: учебник для вузов / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Краснюк; 2-е изд., стер. - М.: МЭИ, 2009. -
632 с. ISBN 987-5-383-00403-6.
2.Попков, О.З. Основы преобразовательной техники: учеб. пособие для вузов/ О.З. Попков; 3-е изд. стер., - М.: МЭИ, 2010. - 200 с. ISBN
978-5-383-00402-9.
3.Лачин, В.И. Электроника: учеб. пособие для вузов/ В.И. Лачин, Н.С. Савелов; Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 703 с. ISBN 978-5-222-14809-9.
18