МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра САУ

Курсовая РАБОТА

по дисциплине «Силовая Электроника»

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Студент гр. 6491		Биргер А.М.
Преподаватель		Павлова В.А.

Санкт-Петербург

2019

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ:

Спроектировать регулируемый преобразователь (СП) переменного тока в постоянный, оценить его влияние на сеть автономного объекта, предложить и рассчитать систему управления для трехфазного мостового полууправляемого выпрямителя (УВ) в зависимости от варианта задания.

Вариант№	Фамилия, имя, отчество	Uн ном	Rн.ном.	dR1	dR2	Lн	U1л
		В	Ом	Ом	Ом	Гн	В
16	Биргер Андрей Михайлович	60	20	-6,67	20,00	1,27389	400

dU= ( +14/-25)%

K=2

f1=50 Гц

Исходные данные к проекту приведены в таблице согласно номеру варианта. Они включают:

• Заданную схему силовой части СП;

• параметры нагрузки:

U_ном – номинальное напряжение нагрузки;

R_н и X_н – активное и индуктивное сопротивления нагрузки;

dU% – диапазон изменения напряжения на нагрузке;

• U_1л – действующее линейное напряжение питающей сети (для трехфазного УВ);

• U_1ф – действующее фазное напряжение питающей сети (для однофазного УВ);

• f_с – частоту питающей сети;

Содержание:

1. Общие сведения 2. Первичный анализ схемы УВ 2.1. Расчет средних значений выпрямленного напряжения, тока и мощности 2.2. Построение временных диаграмм, иллюстрирующих работу заданного управляемого выпрямителя 2.3. Вывод и графическое представление регулировочной характеристики проектируемого управляемого выпрямителя 2.4. Расчет углов управления преобразователя 3. Выбор управляющих элементов 3.1. Выбор полупроводниковых приборов (вентилей) 3.2. Выбор питающего трансформатора 4. Внешняя характеристика и энергетические показатели 4.1. Внешняя характеристика преобразователя 4.2. Расчет энергетических показателей выпрямителя 5. Описание виртуальной модели исследования заданного преобразователя 6. Спектральная характеристика Заключение Список использованной литературы

4 6 6 7 10 11 12 13 14 14 15 19 23 24 25

1. Общие сведения

Рис. 1. Принципиальная схема СП

Для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный на судах широко используются силовые управляемые выпрямители (рис.2.), представляющие собой электрические агрегаты, основными элементами которых являются:

- трансформатор TV, с помощью которого производятся электрическая развязка цепей преобразователя, преобразование числа фаз электрической системы, питающей преобразователь;

- блок полупроводниковых элементов VSD;

- выходной фильтр Ф, предназначенный для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.

Рис. 2. Структурная схема управляемого выпрямителя

В качестве полупроводниковых элементов в блоке VSD чаще всего используются тиристоры, с помощью которых осуществляется регулирование входного напряжения.

Рассмотрение УВ с углом управления  = 0 соответствует анализу работы неуправляемого выпрямителя, в котором в качестве полупроводниковых элементов используются диоды. Анализ работы любого выпрямителя (управляемого и нет) заключается, в первую очередь, в построении временных диаграмм, иллюстрирующих процессы изменения параметров всех элементов схемы, как правило, за полтора периода питающего напряжения, построенных для нескольких углов управления, один из которых обязательно равен нулю. Угол управления отсчитывается для однофазных схем – от точки пересечения эпюры питающего напряжения временной оси; для многофазных схем – от точки пересечения фазных или линейных напряжений.

Основными показателями, определяющими эксплуатационные характеристики выпрямителей, являются:

1. Средние значения выпрямленных напряжения и тока U_d, I_d.

2. Регулировочная характеристика -зависимость изменения среднего значения выпрямленного напряжения (U_d) от угла управления () U_d = f ().

3. Внешняя характеристика – зависимость изменения среднего значения выпрямленного напряжения от тока нагрузки, углов управления () и коммутации () U_d = f(I_d, , ).

4. Коэффициент пульсации k_п – отношение амплитуды соответствующей высшей гармоники ( - номер гармоники) выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения k_п() = U_()max/ U_d или k_п=

5. Частота пульсаций выпрямленного напряжения за период m.

6. Коэффициент искажения тока первичной обмотки

,

где - действующее значение -й гармоники потребляемого тока,

- действующее значение потребляемого тока сети.

7. Коэффициент искажения кривой напряжения сети ,

где - фазное напряжение сети.

8. Коэффициент полезного действия статического преобразователя

,

где , - активная составляющая мощности потерь.

9. Степень завышения мощности питающего трансформатора, k_тр =P_d / S_тр, где S_тр- полная расчетная мощность трансформатора при работе в номинальном режиме; S_тр = (S₁ + S₂ )/2 , S₁, S₂- расчетные мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора.

10. Коэффициент мощности статического преобразователя,  = P_d/S_тр = K_I cos₍₁₎, где  ₍₁₎- угол фазового сдвига между питающим напряжением и основной (первой) гармоникой потребляемого СП тока.

Основной особенностью работы УВ средней и большой мощности является возрастающее влияние на режим работы схемы индуктивных сопротивлений, создаваемых потоками рассеяния обмоток трансформатора, а также ослабление влияния на режим работы УВ активных сопротивлений вследствие их относительной малости.