- •Основы энергетической электроники
- •Попов и. И. Основы энергетической электроники: Учеб. Пособие.- Йошкар-Ола: МарГу, 2003
- •1.1 Принципы построения преобразователей
- •1.2 Классификация преобразователей.
- •2.2 Физические основы и конструкция полупроводниковых приборов
- •2.3 Устройство и характеристики полупроводникового диода
- •2.4 Принцип работы и конструкция тиристора
- •2.5. Устройство и характеристики симистора
- •2.6 Электрические свойства полупроводниковых вентилей
- •2.7. Включение управляющего вентиля по цепи управления
- •2.8. Процессы при переключениях.
- •2.9. Процессы при выключении тиристоров.
- •Лекция 3: Силовые преобразователи электроэнергии
- •3.1 Общие сведения.
- •3.2 Однофазный однополупериодный выпрямитель
- •3.2.1 Работа на активную нагрузку
- •3.2.2 Работа на активно-индуктивную нагрузку
- •Р ис. 3.3. Однофазный однополупериодный выпрямитель при активно - емкостной нагрузке (а) и временные диаграммы его работы, (б)для идеального выпрямителя, (в)для реального выпрямителя
- •3.2.3 Работа однофазного однополупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку
- •3.2.4 Работа на противоЭдс
- •3.2.5 Схема с шунтирующим (нулевым) диодом
- •3.2.6 Схемы выпрямления с удвоением и учетверением напряжения
- •3.3 Двухполупериодные выпрямители
- •3.3.1 Работа на активную нагрузку
- •3.3.2 Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку.
- •3.3.3 Работа выпрямителя при активно-емкостной нагрузке.
- •3.3.4 Схемы c «нулевым» диодом и мостовые несимметричные (полууправляемые) схемы.
- •3.4 Внешние нагрузочные характеристики выпрямителей.
- •3.5 Коммутационные процессы в выпрямителях.
- •3.6 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом.
- •3.7 Трехфазный мостовой выпрямитель
- •3.8. Составные (комбинированные) многоимпульсные выпрямители.
- •3.9. Принцип работы параллельного инвертора тока
- •3.10 Назначение и принцип действия однофазного ведомого сетью инвертора.
- •3.11 Принцип работы последовательного резонансного автономного инвертора.
- •3.12 Принцип работы преобразователя постоянного напряжения.
- •3.13 Мостовая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения.
- •3.14 Реверсивный иппн.
- •3.15 Однофазные регуляторы переменного напряжения.
- •3.15.1. Фазовый метод регулирования переменного напряжения.
- •3.15.2. Широтно-импульсный метод регулирования переменного напряжения.
- •4.Высшие гармоники при работе преобразователей. Показатели работы преобразователей
- •4.1 Цель и задачи главы
- •4.2. Преобразователи большой и средней мощности
- •4.3 Преобразователи малой мощности
- •4.4 Трансформаторы для преобразователей.
- •4.5 Способы уменьшения влияния преобразователей на систему электроснабжения
- •4.5.1. Искажения напряжения в точке подключения преобразователя
- •4.5.2. Влияние преобразователей на сеть при отсутствии компенсирующих конденсаторов
- •4.5.3.Компенсация с помощью конденсаторных батарей
- •4.5.4. Компенсация с помощью резонансных контуров
- •4.6. Коэффициент полезного действия
- •4.7. Реактивная мощность. Коэффициент мощности
- •4.8. Компенсация реактивной мощности
- •4.8.1 Регулируемые с помощью тиристоров конденсаторные батареи
- •4.8.2. Реакторно - тиристорные компенсаторы
- •4.8.3 Компенсаторы реактивной мощности на основе преобразователей с принудительной коммутацией
- •5. Особенности эксплуататции силовых преобразователей.
- •5.1. Надежность силовых преобразователей. Общие понятия.
- •5.2. Вероятность отказа силовых полупроводниковых приборов
- •5.3. Надежность функционирования силовой части преобразователей
- •Потеря управляемости вентилем.
- •Сбои в системе управления
- •Другие аспекты надежности сп
- •5.4. Условия эксплуатации преобразователей
- •Питание силовой части преобразователей от сети переменного тока.
- •Питание силовой части преобразователей от сети постоянного тока.
- •Условия окружающей среды.
- •Эксплутационные режимы и классы нагрузки.
- •6. Защита от перенапряжений и сверхтоков.
- •6.1. Защита от перенапряжений.
- •6.2. Виды защиты от перенапряжений.
- •Защита от перегрузок по току
- •6.3. Аварийные режимы
- •6.4. Защита от сверхтоков на основе быстродействующих предохранителей
- •6.5. Анализ эффективности предохранительной и других защит полупроводниковых приборов
- •6.6. Пример выбора средств защиты преобразователя.
- •6.7. Быстродействующие выключатели.
- •6.8. Защитное отключение с помощью системы управления.
- •6.9. Датчики аварийных режимов. Датчики тока.
- •Номера элементов аналогичные рис. 6.19; h - напряжённость магнитного поля; нумерация на выносных осциллограммах следующая: 1, 2 - первый и второй возбуждающие лазерные импульсы; фэ - фотонное эхо
- •6.10. Магнитный усилитель
- •7. Лабораторный практикум
- •7.1 Однофазные выпрямители со сглаживающими фильтрами
- •7.1.1. Цель работы:
- •7.1.2. Приобретаемые навыки:
- •7.1.3. Меры безопасности:
- •7.1.4. Принцип работы
- •7.1.5. Описание лабораторного стенда
- •7.1.6. Порядок выполнения работы
- •7.1.7. Содержание отчета:
- •7.1.8. Контрольные вопросы:
- •7.2 Управляемый тиристорный выпрямитель
- •7.2.1. Цель работы:
- •7.2.2. Приобретаемые навыки:
- •7.2.3. Меры безопасности:
- •7.2.4. Принцип работы
- •7.2.5. Описание лабораторного стенда
- •7.2.7. Содержание отчета:
- •7.2.8. Контрольные вопросы:
- •7.3 Трехфазные выпрямители
- •7.3.1. Цель работы:
- •7.3.2. Приобретаемые навыки:
- •7.3.3. Меры безопасности:
- •7.3.4. Принцип работы
- •7.3.5. Описание лабораторного стенда
- •7.3.6. Порядок выполнения работы:
- •7.4 Параллельный инвертор тока
- •7.4.4. Принцип работы
- •7.4.5. Описание лабораторного стенда.
- •7.4.6. Порядок выполнения работы:
- •7.5 Реверсивный широтно - импульсный преобразователь постоянного напряжения (риппн) на полностью управляемых тиристорах.
- •7.5.3. Меры безопасности
- •7.5.4. Принцип работы
- •7.5.5. Описание компьютерной модели риппн
- •7.5.6. Контролируемые и снимаемые параметры преобразователя.
- •7.5.7 Порядок выполнения работы.
- •7.5.8. Отчет должен содержать:
- •7.5.9. Контрольные вопросы.
- •7.6. Однофазные регуляторы переменного напряжения.
- •7.6.1. Цель лабораторной работы:
- •7.6.2. Приобретенные навыки
- •7.6.3. Меры безопасности
- •7.6.4. Принцип работы рпн.
- •Описание компьютерной модели рпн.
- •7.6.6. Порядок выполнения лабораторной работы.
- •7.6.7. Содержание отчета
- •7.6.8. Контрольные вопросы
- •7.7. Однофазный ведомый сетью инвертор (овси)
- •7.7.1. Цель лабораторной работы:
- •7.7.2. Приобретенные навыки
- •7.7.3. Меры безопасности
- •7.7.4. Принцип работы.
- •7.7.5. Описание компьютерной модели овси.
- •7.7.6.Порядок выполнения работы
- •7.7.7. Содержание отчета.
- •7.7.8. Контрольные вопросы
- •7.8 Последовательный автономный резонансный инвертор (аир)
- •7.8.1. Цель лабораторной работы:
- •7.8.2. Приобретенные навыки
- •7.8.3. Меры безопасности
- •7.8.4. Принцип работы.
- •7.8.5. Описание компьютерной модели аир.
- •7.8.6. Порядок выполнения лабораторной работы.
- •7.8.7. Содержание отчета.
- •7.8.8. Контрольные вопросы
- •8. Практикум по решению задач
- •8.1 Тепловые характеристики полупроводниковых вентилей
- •8.2 Расчет управляемой мостовой схемы выпрямителя
- •8.3 Расчет трехфазного мостового выпрямителя
- •8.4 Расчет автономного инвертора.
- •8.5 Основные показатели и характеристики регуляторов
- •8.6 Влияние преобразователей на питающую сеть
- •Литература
7.2.7. Содержание отчета:
- Схема исследуемого управляемого выпрямителя.
- Снятые осциллограммы, иллюстрирующие принцип работы преобразователя.
- Таблицы с измеренными и вычисленными величинами.
- Графики снятых зависимостей.
- Выводы по работе, отражающие основные особенности работы преобразователя.
7.2.8. Контрольные вопросы:
1. Объяснить принцип работы тринистора.
2. Что такое угол управления, за счет чего он изменяется?
3. В каких пределах можно изменять угол управления и почему?
4. С помощью каких элементов осуществляется управление моментом включения тиристора (тринистора) в схеме?
5. Как влияет полярность переменного управляющего напряжения на работу выпрямителя?
6. Пределы регулирования выходного параметра выпрямителя.
7. Нарисовать схему полууправляемого двухполупериодного тиристорного выпрямителя.
7.3 Трехфазные выпрямители
7.3.1. Цель работы:
Ознакомится с принципом работы и областью применения трех- и боле пульсных схем выпрямителей, научиться экспериментально определять параметры и характеристики выпрямителей и проводить анализ неисправностей в схемах трехфазных выпрямителей.
7.3.2. Приобретаемые навыки:
- Уметь собрать требуемую схему на стенде.
- Знать назначение каждого из элементов схемы.
- Уметь определять место и характер возможных неисправностей трехфазного выпрямителя по полученным осциллограммам.
- Научиться делать выводы по результатам проделанной работы.
7.3.3. Меры безопасности:
- Работу производить в составе бригад из двух и более человек.
- Перед началом работы убедиться в надежности заземления стенда.
- Подключить заземление к осциллографу и цифровому вольтметру.
- Подачу питания на стенд после сборки схемы производить с разрешения преподавателя или лаборанта.
- Все необходимые перекоммутации в схеме производить при отключенном питании.
- Замеры начинать с максимального предела измерения измерительного прибора.
- При срабатывании защиты (перегорании предохранителя или искрении и при появлении запаха горящей изоляции) немедленно обесточить стенд и пригласить преподавателя (лаборанта).
7.3.4. Принцип работы
Принцип работы описан в § 3.7, 3.8, 3.11
7.3.5. Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд включает в себя два компонента: сам стенд с элементами коммутации и прилагаемый к нему блок питания, подающий на элементы схемы переменное трехфазное напряжение в 20В. Стенд позволяет проводить исследование пяти типов схем:
- трехфазную нулевую (трехпульсную) схему;
- трехфазную мостовую схему при соединении обмоток «звезда-звезда»;
- трехфазную нулевую схему с нулевым диодом;
- трехфазную мостовую схему «звезда-звезда» с нулевым диодом (включение в цепь нулевого диода производится с помощью тумблера);
- трехфазную мостовую схему при соединении обмоток «звезда-треугольник».
При проведении лабораторной работы используются
- осциллограф ИС-67;
- вольтметр Э-544;
- амперметр Э-537;
- вольтметр универсальный В7-16.
7.3.6. Порядок выполнения работы:
1. Изучить данные методические указания.
2. Собрать поочередно четыре схемы трехфазного выпрямителя, занесенные в таблицу 6.4, измерить и занести в таблицу 6.4 указанные в ней величины. Путем регулировки сопротивления нагрузки снять нагрузочную характеристику Ud=f(Id) каждого выпрямителя и построить график.
3. Снять осциллограммы напряжения на нагрузке Ud для всех 4-х схем (поочередно отключая от выпрямителя одну вторичную обмотку, затем две – иммитация выхода из строя одной и двух обмоток или вентилей выпрямителя соответственно).
Таблица 7.4
Результаты измерений характеристик схем трёхфазных выпрямителей
Наименование схемы выпрямления |
U2 В |
I2 А |
Ud В |
Id A |
Udi0 В |
Uq мВ |
Кп |
Трехфазная трехпульсная |
|
|
|
|
|
|
|
Трехфазная мостовая Y/Y |
|
|
|
|
|
|
|
Трехфазная мостовая |
|
|
|
|
|
|
|
Y/Y с нулевым диодом. |
|
|
|
|
|
|
|
Трехфазная мостовая Y/ |
|
|
|
|
|
|
|
4. Используя измеренные значения величин, указанных в таблице 7.4 вычислить следующие параметры выпрямителей:
- среднее относительное значение при холостом ходе Udi0/U2;
- действующее относительное значение тока Id/I2;
- коэффициент пульсации по формуле q= Uq/Udi0;
Рис. 7.5. Трёхфазная мостовая схема (соединение треугольником)
7.3.7. Содержание отчета:
- Схема исследуемого преобразователя.
- Снятые осциллограммы иллюстрирующие принцип работы преобразователя.
- Таблицы с измеренными и вычисленными величинами.
- Графики снятых зависимостей.
- Выводы по работе, отражающие основные особенности работы преобразователя.
7.3.8. Контрольные вопросы:
1. В чем отличие между нулевой и мостовой схемами выпрямления?
2. Для чего в трехфазных выпрямителях применяется нулевой диод?
3. Соотношения между токами и напряжениями в трехфазных мостовых схемах «звезда-звезда» и «звезда-треугольник».