Конспект лекций по дисциплине силовая электроника по направлению 140400. 62
 Скачать 1.41 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)  ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ Кафедра Электроэнергетики и электротехники КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА» по направлению 140400.62 Электроэнергетика и электротехника Составитель к.т.н., доцент Усольцев В.К. Владивосток 2013 СодержаниеСодержание 2 Введение. Преобразовательные устройства как исполнительные или усилительные элементы систем управления. 4 В.1 Классификация преобразователей электрической энергии 5 8 В.2 Методы анализа работы преобразовательных устройств 9 В.2.1 Метод припасовывания (сшивания) 9 В.2.2 Метод гармонического анализа 13 1 Выпрямители и инверторы, ведомые сетью 17 1.1.Общие сведения о выпрямителях 17 1.1.1.Структура и классификация выпрямителей 17 1.1.2 Основные параметры выпрямителей 18 1.2 Неуправляемые двухфазные схемы выпрямления. 20 1.2.1.Неуправляемый двухфазный выпрямитель с активно-индуктивной нагрузкой 20 1.2.2 Расчетная мощность трансформатора в двухфазной схеме выпрямления с активной нагрузкой 22 1.2.3 Неуправляемый двухфазный выпрямитель с активно-индуктивной нагрузкой 23 1.2.4 Неуправляемый двухфазный выпрямитель с активно-емкостной 24 нагрузкой 24 1.3 Управляемые двухфазные схемы выпрямления 25 1.3.1. Выпрямительный режим 25 1.3.2 Инверторный режим 29 Вопросы для самоконтроля 31 1.4 Трехфазная схема выпрямления 32 1.5 Шестифазная схема выпрямления 38 1.6. Основные характеристики выпрямителей 41 1.6.1. Регулировочная характеристика m - фазного выпрямителя при непрерывном выходном токе 41 1.6.2 Высшие гармоники выпрямленного напряжения 44 1.6.3 Высшие гармоники входного тока выпрямителя 46 1.6.4 Основные параметры неуправляемых схем выпрямления 48 1.7.Процесс коммутации в выпрямителях 49 1.7.1 Режимы коммутации 49 1.7.2 Коммутационные потери выходного напряжения 52 1.7.3 Коэффициент мощности выпрямителя 54 1.7.4 Внешние характеристики управляемого выпрямителя 55 1.8 Двенадцатифазные схемы выпрямления 57 Контрольные вопросы 67 Сглаживающие фильтры постоянного напряжения 71 Комплексный коэффициент передачи 71 Анализ сложных фильтров 72 Анализ емкостного фильтра 73 Определение гармонического состава выходного напряжения фильтра 76 Сглаживающие фильтры переменного напряжения 76 Введение. Преобразовательные устройства как исполнительные или усилительные элементы систем управления.Из многих видов энергии, используемых человечеством, наиболее распространенной является электрическая энергия. Широкое применение электрической энергии объясняется удобством ее передачи, возможностью дробления на любые части, простотой изменения параметров и простотой преобразования в другие виды энергии. Настоящая работа посвящена вопросам изменения (преобразования) параметров электрической энергии с помощью полупроводниковых приборов: диодов, тиристоров, силовых биполярных и полевых транзисторов. Диапазон преобразуемых мощностей полупроводниковых преобразователей лежит от долей ватта до десятков мегаватт. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии в настоящее время практически вытеснили, ранее широко применявшиеся, электромашинные преобразователи. Это объясняется отсутствием подвижных частей в полупроводниковых преобразователях, которые из-за этого называют статическими, соответственно, они более надежны и не требуют постоянного обслуживания. В полупроводниковых преобразователях используются унифицированные полупроводниковые приборы, которые выпускаются большими партиями и, соответственно, имеют сравнительно низкую стоимость и высокую надежность. Использование унифицированных элементов упрощает и ускоряет процесс разработки и изготовления полупроводниковых преобразователей, что позволяет разрабатывать преобразователи оптимальным образом, адаптированные к выполняемой ими задаче. Силовая электроника, иногда называемая преобразовательной техникой, является наиболее динамичной технической областью. Разрабатываются новые силовые полупроводниковые приборы, совершенствуются и усложняются алгоритмы управления полупроводниковыми преобразователями, расширяется сфера их применения. На начальном этапе своего развития полупроводниковые преобразователи широко использовались для управления электроприводами, что привело к разработке в конце 60-х, начале 70-х годов прошлого столетия ряда серий тиристорных преобразователей для управления двигателями постоянного тока. Это позволило создавать быстродействующие электропривода с заданными механическими характеристиками как общепромышленного, так и судового назначения. Например, в системе электродвижения современных атомных ледоколов используются силовые полупроводниковые преобразователи. Широкое применение тиристорных преобразователи нашли в электрохимической промышленности для электролиза, нанесения гальванических покрытий и т. п.. Разработка мощных полностью управляемых полупроводниковых приборов позволила существенно расширить сферу целесообразного применения полупроводниковых преобразователей. Получило дальнейшее развитие и широкое применение частотного управления электроприводами. Полупроводниковые преобразователи частоты позволили существенно снизить габариты и повысить экономичность источников питания как мощных, так и маломощных потребителей. Полупроводниковая техника стала широко применяться в бытовой аппаратуре, что существенно улучшило ее потребительские характеристики. Эффективная разработка и эксплуатация полупроводниковых преобразователей требует достаточно высокого технического уровня подготовки специалистов, при этом источником отказов полупроводниковых преобразователей часто является «человеческий фактор», выражающийся как в ошибках при проектировании, так и ошибках при эксплуатации преобразовательной техники. Настоящий учебник предназначен для студентов электротехнических специальностей вузов, но может быть использован и специалистами для начального знакомства с основами силовой электроники. |