- •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
7.5.8. Отчет должен содержать:
- Принципиальную схему (с указаниями направлений токов);
- Временные диаграммы, снятые с монитора;
- Таблицы;
- Графики снятых зависимостей UН = f(IН) при = соnst, T = соnst; IН = f(R) при = сonst, T = соnst; kп= f() отдельные для > 0.5 и < 0.5 при T = соnst;
- Выводы по работе.
7.5.9. Контрольные вопросы.
1. Чем объясняется неизменность направлений тока в нагрузке?
2.Какое назначение диодов, включенных встречно-параллельно тиристорам?
3. В каком направлении течет поток мощности в реверсивном ИППН?
4. Для чего в РИППН включаются обе пары тиристоров?
5. Как будет работать РИППН при пробое VD4 (Ri = 0)?
6. Как будет работать РИППН при обрыве в цепи VD4?
7. Как будет работать РИППН при пробое VS4?
8. Как будет работать РИППН при обрыве в цепи VS4?
9. Почему реверсивный РИППН называется реверсивным?
7.6. Однофазные регуляторы переменного напряжения.
7.6.1. Цель лабораторной работы:
Ознакомится с принципом работы электронного регулятора переменного напряжения (РПН), научится визуально по тактам определять режимы работы регулятора, изучить значимость каждого элемента схемы регулятора, научиться находить экспериментально характеристики, научиться анализировать аналитически выражения, отражающие работу регулятора.
7.6.2. Приобретенные навыки
- Уметь работать с компьютерной моделью РПН в составе лабораторного комплекса по энергетической электронике.
- Уметь входить в программный лабораторный комплекс по энергетической электронике, выбирать нужный вид компьютерной модели преобразователя и выходить из программного комплекса.
- Научиться строить и анализировать характеристики РПН;
- Научиться делать выводы при анализе работы РПН.
7.6.3. Меры безопасности
- Перед началом работы убедиться в надежности заземления компьютера.
- При появлении боли в глазах или ухудшении самочувствия от работы с компьютером необходимо сделать перерыв не менее чем на 10 минут или совсем прекратить выполнение работы.
7.6.4. Принцип работы рпн.
Принцип работы описан в § 3.19
Описание компьютерной модели рпн.
Компьютерная модель (КМ) РПН представлена в виде трех вариантов работы РПН и одного четвертого варианта КМ РПН, моделирующего основные зависимости РПН.
Первый вариант КМ, работа РПН при отстающем угле управления, содержит схему РПН и временные диаграммы, иллюстрирующие его работу (на экране справа от схемы).
Схема содержит два встречно, включенные рабочие тиристоры Т1 и Т2, устройств защиты этих тиристоров Пр1 и Пр2 , нагрузку RН, входные клеммы РПН, подключенные к источнику переменного напряжения Uc. Элементы схемы задействованные на одном из тактов работы РПН высвечиваются голубым цветом в состоянии проводящем ток, и красным цветом в состоянии не проводящем ток (когда к элементу схемы приложено напряжение).
Цепи принудительной коммутации в данном режиме работы РПН не задействованы.
На диаграммах стоятся изменяющиеся во времени формы графиков отображаемых величин. Синхронно с изменением фазы отображаемых величин высвечиваются задействованные элементы схемы.
На диаграммах Uc напряжение сети, UН напряжение нагрузки, IН ток нагрузки, UТ напряжение на тиристоре, Uу напряжение на управляющем электроде.
Второй и третий вариант КМ, работа при опережающем и двустороннем угле регулирования, отображены аналогично первому. Отличием является применение принудительной коммутации цепи.
Коммутация тиристоров Т1 и Т2 при их закрывании высвечивается желтым цветом; тиристор, находящийся под напряжением угла регулирования высвечивается красным цветом. Подготовка цепей коммутации тиристоров Т1 и Т2 поочередно высвечивается оранжевым цветом.
Четвертый вариант КМ РПН содержит принципиальную схему, значения и указатель клавиши регулирующей параметр (Ins - увеличение, Hom - уменьшение), формулы, отражающие регулировочные характеристики РПН в различных режимах, значения - снимаемых функций при дискретных значениях угла регулирования .
