- •Введение
- •1. Выпрямители
- •1.1. Классификация и основные характеристики выпрямителей
- •Основные расчетные параметры схем выпрямления
- •1.2. Неуправляемые выпрямители
- •1.3. Особенности работы выпрямителей с различным характером нагрузки
- •1.4. Управляемые выпрямители
- •2. Инверторы, ведомые сетью
- •3. Импульсные преобразователи напряжения
- •3.1. Импульсные преобразователи постоянного напряжения (иппн)
- •3.2. Импульсные преобразователи переменного напряжения
- •4. Автономные инверторы
- •4.1. Автономные инверторы тока
- •4.2. Автономные инверторы напряжения
- •4.3. Резонансные инверторы
- •Список литературы
Министерство образования Российской Федерации
Омский государственный технический университет
В. А. Костюк, А. О. Чугулёв
ОСНОВЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Курс лекций
Омск 2001
УДК 621.314
ББК 32.85
К 72
Рецензенты:
В. Г. Шахов, канд. техн. наук, профессор кафедры
«Автоматика и системы управления» ОмГУПС;
А. Г. Старинов, зав. сектором ЗАО «Автоматика-Э».
Костюк В. А., Чугулёв А. О.
К 72 Основы преобразовательной техники: Курс лекций. Омск:
Изд-во ОмГТУ, 2001. 52с.
Приведены основные схемы полупроводниковых преобразователей электрической энергии, даны их классификация, области применения и принцип действия при различных режимах работы и законах управления.
Для студентов электроэнергетических специальностей в качестве дополнительного материала при изучении дисциплин «Основы преобразовательной техники», «Энергетическая электроника», «Промышленная электроника».
В. А. Костюк, А. О. Чугулёв, 2001.
Омский государственный технический университет, 2001.
Введение
Преобразовательная техника – это раздел электротехники, предметом которого является изучение силовых полупроводниковых преобразователей электрической энергии.
Основной особенностью принципа действия устройств преобразовательной техники является ключевой режим работы силовых элементов, в качестве которых используют диоды, транзисторы, тиристоры. Применение импульсного режима работы позволяет использовать преобразователи в мощных системах (десятки, сотни киловатт), обеспечивая при этом высокие энергетические и массогабаритные показатели.
К основным типам полупроводниковых преобразователей относятся:
неуправляемые и управляемые выпрямители, ведомые сетью инверторы;
импульсные преобразователи постоянного и переменного напряжения;
автономные инверторы;
преобразователи частоты, числа фаз и т.д.
Регулируемые преобразователи содержат системы управления на базе устройств информационной электроники. Современные микропроцессорные системы управления позволяют реализовать самые эффективные режимы работы и законы регулирования преобразователей.
Устройства силовой электроники широко используются в промышленности, энергетике, на транспорте. Основными областями применения преобразователей являются регулируемый электропривод постоянного и переменного тока, источники для питания электротехнологических установок, источники бесперебойного питания, стабилизаторы постоянного и переменного напряжения.
В курсе лекций основное внимание уделено описанию принципа действия основных типов преобразователей при различных режимах работы и законах управления.
1. Выпрямители
1.1. Классификация и основные характеристики выпрямителей
Выпрямитель - это устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Структурная схема выпрямителя (рис. 1.1) содержит следующие основные функциональные элементы:
Тр – трансформатор, предназначен для согласования входного и выходного напряжений выпрямителя по величине, а также для обеспечения электрической развязки питающей сети от нагрузки;
В – блок вентилей, осуществляет собственно функцию выпрямления, преобразуя переменное напряжение в пульсирующее;
Ф – сглаживающий фильтр, предназначен для выделения постоянной составляющей выпрямленного напряжения;
СУВ – система управления выпрямителем (для управляемых выпрямителей).
Рис. 1.1
Схемы выпрямителей могут быть классифицированы по следующим основным признакам:
по выходной мощности: малой, средней, большой мощности;
по возможностям регулирования выходного напряжения: неуправляемые, управляемые;
по числу фаз питающего напряжения: однофазные, трехфазные;
по способу преобразования питающего напряжения: однотактные, двухтактные.
К однотактным относят выпрямители, у которых ток по вторичным обмоткам трансформатора проходит в одном направлении. Однотактные выпрямители – это выпрямители с выводом нулевой (средней) точки трансформатора.
В двухтактных выпрямителях в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора ток проходит дважды за период в разных направлениях. Двухтактные выпрямители выполняют по мостовым схемам.
Основные характеристики выпрямителей:
средние значения (постоянные составляющие) выпрямленного напряжения Ud и тока Id;
коэффициент пульсаций
,
где - амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения;
коэффициент мощности
,
где P1 – активная мощность первичной обмотки; S1 – полная мощность первичной обмотки; γ – коэффициент искажения; φ1 – угол сдвига фаз между напряжением сети и первой гармоникой тока первичной обмотки;
коэффициент полезного действия
;
внешняя характеристика
;
регулировочная характеристика
,
где α – угол управления.
Для сравнительного анализа различных схем выпрямления используют понятие числа фаз выпрямления
m = pq,
где р – число фазных обмоток вторичной цепи трансформатора; q = 1 для однотактных схем; q = 2 для двухтактных схем.