Силовая электроника шпорки. 1. Силовая электроника, определение, современное состояние и основные направления развития. Силовая электроника

Название	1. Силовая электроника, определение, современное состояние и основные направления развития. Силовая электроника
Анкор	Силовая электроника шпорки.docx
Дата	17.02.2017
Размер	9.35 Mb.
Формат файла
Имя файла	Силовая электроника шпорки.docx
Тип	Документы #2800
страница	7 из 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

первой особенностью инвертора напряжения. Через него и замыкаются, минуя входной источник, скачки входного тока инвертора, как это видно из временных диаграмм на рис. 2.3.2.

Вторая особенность инвертора напряжения также видна из второго уравнения (2.3.1) и связана с тем, что входной ток инвертора iвх может принимать отрицательные значения при большом сдвиге фазы выходного тока инвертора iвых относительно коммутационной функции ψп (т.е. выходного напряжения). Для этого необходимо наличие двусторонней проводимости у ключей вентильного комплекта инвертора, т.е. ключи должны быть выполнены на вентилях с полным управлением (транзисторы, GTO-тиристоры),шунтированных вентилями обратного тока. автономный инвертор напряжения - это прибор, предназначенный для преобразования постоянного тока в переменный. Автономные инверторы тока применяются там, где не только нельзя допускать перебоев с питанием, но и выставлены жесткие требования к синусоиде сигнала, уровню его гармоник и другим техническим характеристикам. Широкое применение автономных инверторов напряжения является следствием количества чувствительности техники, которая должна всегда работать с гарантией электроснабжения. Такую технику несложно найти в центрах обработки данных, телекоммуникациях, точной промышленности. Принцип действия автономного инвертора напряжения можно описать следующим образом: при пропадании напряжения в сети этот прибор мгновенно (за несколько миллисекунд) переключает подключенные к нему устройства на аккумуляторы. Автономность обеспечивает отсутствие необходимости в контроле со стороны человека, а в случае, если требуется обеспечение длительной работы, всегда можно подключить генераторы.

51. Широтно-импульсные регуляторы (ШИР) постоянного тока, классификация, основные схемы и их особенности.

Для исполнительных СЭУ, используемых в САУ или САР, целесообразным является применение способа с Т_П- const, так как T_П выбирается исходя из частотных свойств УО (нагрузки) при ограничении, на необходимом уровне, максимального значения пульсаций управляющего воздействия. В общем случае такой импульсный способ формирования сигнала получил название широтно-импульсный модуляции (ШИМ), а способ регулирования (ШИР).

3 вида ШИР:

Последовательный (понижающий)

$c:\users\артур\desktop\фотки шпоры\img_2301.jpg$

Параллелный (повышающий)

$c:\users\артур\desktop\фотки шпоры\img_2302.jpg$

Инвертирующий (повышающий)

$c:\users\артур\desktop\фотки шпоры\img_2303.jpg$

52. Регулировочная характеристика последовательных ШИР, расчет основных элементов.
$c:\users\артур\desktop\фотки шпоры\img_2301.jpg$

53. Регулировочная характеристика параллельных ШИР, расчет основных элементов.

$c:\users\артур\desktop\фотки шпоры\img_2302.jpg$

58. Регулируемые выпрямители одно и трехфазного питания, основные схемы, их отличительные особенности, временные диаграммы работы выпрямителей однофазного питания на различные виды нагрузок, регулировочная характеристика.

Выпрямитель электрического тока — механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

На рисунке 16.3 приведена схема и временные диаграммы трехфазного однополупериодного выпрямителя с выводом от нейтрали N вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду. В любой момент времени ток проводит один из трех диодов, у которого на аноде наибольшее положительное напряжение. Частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения в три раза больше частоты напряжения сети, то есть fосн.гарм =3 f1. Коэффициент пульсаций Kп = 0,25 значительно ниже чем у однофазных выпрямителей. Все это позволяет значительно уменьшить емкость фильтра Cф.

Основным недостатком однофазных и трехфазных однополупериодных выпрямителей является подмагничивание сердечников трансформаторов постоянной составляющей тока вторичной обмотки.

На рисунке 16.4 приведена мостовая схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя (схема Ларионова) и временные диаграммы напряжения и тока, поясняющие его работу. В любой момент времени ток проводят два из шести диодов, у которых на аноде наибольшее положительное напряжение, а на катоде наибольшее отрицательное. Частота основной гармоники пульсаций выпрямленного напряжения в шесть раз больше частоты напряжения сети, то есть fосн.гарм =6 f1. Коэффициент пульсаций самый низкий Kп = 0,057.

55 . Выпрямители одно и трехфазного питания, структура, классификация, основные эксплуатационные параметры и характеристики.

СТ — трансформатор силовой (предназначен для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя, выполняет гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество фаз питающей сети)

ВБ — вентильный блок (осуществляет процесс выпрямления , обеспечивает однонаправленное протекание тока в нагрузке)

ФУ — фильтрующее устройство (предназначен для ослабления пульсаций, то есть для уменьшения переменных составляющих, содержащихся в спектре выпрямленного напряжения. Сглаживающий фильтр наиболее часто состоит из индуктивных и емкостных элементов, соединяемых по определенной схеме)

СН - стабилизатор напряжения (уменьшение влияний внешних воздействий: изменение напряжения питающей сети, изменение нагрузки и др.)

Схема однополупериодного выпрямления

Двухполупериодная схема выпрямления с выводом нулевой точки

Однофазная мостовая схема выпрямления

Трехфазная схема выпрямления со средней точкой (сх. Миткевича)

Трехфазная мостовая сема выпрямления (сх. Ларионова)

Основными характеристиками выпрямителей являются:

Номинальное напряжение постоянного тока – среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра U0 и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев – U. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем устройств.
Номинальный выпрямленный ток I0 – среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.
Напряжение сети Uсети – напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети –220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10 %.
Пульсация – переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.
Частота пульсаций – частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой-однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.
Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0 % ) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.
- Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) – отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев
Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя – изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.

56. Основные схемы выпрямителей однофазного питания, временные диаграммы их работы на различные виды нагрузок, расчет основных параметров и характеристик.

1. Схема однополупериодного выпрямления

Однополупериодная однофазная схема выпрямления содержит трансформатор (Тр), вентиль (V) и нагрузочный резистор (Rd). Первичная обмотка трансформатора подключена к сети однофазного переменного тока, вторичная обмотка последовательно подключена к вентилю и резистору. Напряжение вторичной обмотки изменяется по синусоидальному закону u2=U₂_maxsin ωt (рис.3б), протекает только в положительные полупериоды, когда точка а вторичной обмотки, к которой подключен анод вентиля, имеет положительный потенциал для точки б. В отрицательные полупериоды, когда потенциал точки а отрицателен относительно точки б, к вентилю приложено обратное напряжение. Обратное сопротивление вентиля равно бесконечности, поэтому ток через вентиль не протекает, т.е. вентиль закрыт. В течение положительного полупериода (интервал времени t_o…t₁) ток и напряжение изменяется по синусоидальному закону, а в течение отрицательного полупериода они равны нулю.

Таким образом, ток через нагрузочный резистор протекает под действием только одного полупериода переменного напряжения вторичной обмотки и только в одном направлении.

Рис. 1 Однополупериодная однофазная схема выпрямления (а) и диаграмма напряжений и токов на элементах схемы (б)

Эта схема применяется при работе на нагрузке с емкостной реакцией для выходных мощностей не превышающих 5…10Вт. Преимуществами схемы являются: простота, минимальное число элементов, невысокая стоимость, возможность работы без трансформатора. К недостаткам следует отнести: низкую частоту пульсации, высокое обратное напряжение на вентиле, плохое использование трансформатора, вынужденное намагничивание .

2. Двухполупериодная схема выпрямления с выводом нулевой точки

Рис. 2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой (а) и диаграмма напряжений и токов на элементах схемы (б)

Эта схема может работать на любой вид нагрузки. Находит широкое применение для получения низких выходных напряжений при высоких токах нагрузки. Схема применяется на выходные мощности, менее нескольких сотен ватт. Основные преимущества схемы следующие: частота пульсации выше, чем в однополупериодной схеме, возможность использования вентилей с общим катодом и общим анодом, возможность применения общего радиатора без изоляции вентилей, отсутствие вынужденного намагничивания. Высокий КПД. Недостатками схемы являются: худшее использование трансформатора по сравнению с мостовой схемой и схемой удвоения напряжения, высокое обратное напряжение.
3. Однофазная мостовая схема выпрямления

Рис. 3 Однофазная мостовая схема выпрямления и временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы.

Эта схема может работать на любой вид нагрузки. Преимущества схемы: частота пульсации выше, чем в однополупериодной схеме, небольшое обратное напряжение, хорошее использование трансформатора, возможность работы без трансформатора, непосредственно от сети, отсутствие вынужденного намагничивания. К недостаткам схемы следует отнести: необходимость в четырех вентилях, повышенное напряжение в вентильном комплекте, невозможность установки однотипных полупроводниковых вентилей на одном радиаторе без изолирующих прокладок.

57. Основные схемы выпрямителей трехфазного питания, временные диаграммы работы на различные виды нагрузок, расчет основных параметров и характеристик.

Трехфазная промышленная сеть имеет напряжение 220/380 В и частоту 50 Гц, а первичная сеть ЛА- 115/200 В и 400 Гц. Работа выпрямителей на частоте 400 Гц по сравнению с частотой 50 Гц характеризуется повышенным значением крутизны нарастания тока через вентили и меньшей величиной времени, предоставляемого тиристорам для восстановления запирающих устройств. При трехфазном питании в зависимости от схемы включения вентилей и схемы соединения обмоток трансформатора можно получить трех-, шести- или двенадцати фазное выпрямление (фазность выпрямления в данном случае определяется по частоте пульсаций в кривой выпрямленного напряжения). Наибольшее распространение в трехфазных промышленных и бортовых системах электроснабжения нашли следующие схемы выпрямителей (рис.1): трехфазная схема с нулевой точкой (рис.1,а), трехфазная мостовая схема (схема Ларионова) (рис.1,б) и двойная трехфазная схема с уравнительным реактором (схема Кюблера) (рис.1,в), которые и изучаются в данной лабораторной работе. Трехфазная мостовая схема и шестифазная схема с уравнительным реактором применяются в установках средней и большой мощности, обеспечивают шестифазное выпрямление, отличаются высокими технико-экономическими показателями. Путем последовательного или параллельного соединения этих схем может быть получено выпрямление с двенадцатикратной пульсацией выходного напряжения.

Трехфазная схема с нулевым выводом приведена на рис.1,а. Диоды VD1-VD3 поочередно пропускают ток в цепь нагрузки. Общая точка катодов вентилей служит положительным полюсом для цепи нагрузки, а нулевая точка вторичной обмотки трансформатора ТV1 – отрицательным полюсом.

Рис.3.1. Основные схемы трехфазных выпрямителей: а - трехфазная схема с нулевой точкой; б - трехфазная мостовая схема (схема Ларионова); в - двойная трехфазная схема с уравнительным реактором (схема Кюблера).

Рис.3.2. Временные диаграммы: а - работы трехфазной схемы с

нулевым выводом; б – фазных напряжений схемы трехфазного

мостового выпрямителя.

59. Временные диаграммы работы регулируемых выпрямителей трехфазного питания на различные виды нагрузок, регулировочная характеристика.

Регулируемыми выпрямителями называются преобразовательные устройства, совмещающие функцию выпрямления переменного напряжения с регулированием (или стабилизацией) напряжения на нагрузке. Простейшие схемы регулируемых выпрямителей образуются из соответствующих схем нерегулируемых выпрямителей при полной или частичной замене полупроводниковых выпрямительных диодов тиристорами.

На рис. 3 построены регулировочные характеристики рассматриваемого выпрямителя, рассчитанные в соответствии с приведенной формулой. При построении данных характеристик по оси ординат откладывалось относительное значение напряжения на нагрузке. Кривая 1 на рис. 3 соответствует однофазным регулируемым выпрямителям, кривая 2,3 — трехфазному регулируемому выпрямителю. Приведенные на рис. 3 характеристики дают возможность определить требуемое значение напряжений на вторичных обмотках силового трансформатора, выбрать рабочий диапазон

, оценить коэффициент усиления выпрямителя в рабочем диапазоне.
проектирование схемы трехфазного регулируемого выпрямителя

Рисунок 3.

1 2 3 4 5 6 7 8 9