Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО “Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И.Носова”

Институт энергетики и автоматизированных систем

Кафедра электроники и микроэлектроники

Отчет по лабораторной работе №1

” Исследование последовательно-параллельного автономного инвертора тока”

Выполнили: студенты гр. АПБ-12-1 Сучилина Л. Д. Кунусбаева А.М.

Байрамгулов М.М.

Проверил: профессор, к.т.н. Петушков М.Ю.

Магнитогорск - 2015

1 Цель работы

Изучение электромагнитных процессов, внешних, регулировочных и энергетических характеристик последовательно-параллельного автономного инвертора тока (АИТ) при активной нагрузке.

2 Принципиальная схема последовательно-параллельного автономного инвертора тока

Схема для исследования последовательно-параллельного автономного инвертора тока представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема для исследования последовательно-параллельного автономного инвертора тока

3 Исходные данные

Базовая точка (режим), для которой снимаются осциллограммы и через которую проходят снимаемые характеристики:

напряжение источника питания: U_d=25B;

частота управления: f=1000Гц;

ток нагрузки I_н=0,25А;

коммутируемая ёмкость C_тос=2мкФ;С_юшр=2мкФ.

4 Ход работы

На рисунке 2 представлена осциллограмма тока на входе АИТ i_a.

Рисунок 2 – Осциллограмма тока на входе АИТ i_a

На рисунке 3 представлена осциллограмма тока на выходе вентильного моста i_вых.

Рисунок 3 – Осциллограмма тока на выходе вентильного моста i_вых

На рисунке 4 представлена осциллограмма напряжения на нагрузке u_вых

Рисунок 4 – Осциллограмма напряжения на нагрузке u_вых

На рисунке 5 представлена осциллограмма напряжения на тиристоре u_vr

Рисунок 5 – Осциллограмма напряжения на тиристоре u_vs

На рисунке 6 представлена осциллограмма тока через тиристор i_vs

Рисунок 6 – Осциллограмма тока через тиристор i_vs

Данные для построения внешней и энергетической характеристики при постоянных частотах управления занесены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1 – Данные для построения внешней и энергетической характеристики при f = 1000 Гц

							Примечание
, В	25,125	25,228	25,235	25,36	25,58	25,84	f = 1000 Гц
, А	0,24	0,235	0,230	0,222	0,211	0,199
, Вт	6,03	5,92	5,80	5,62	5,39	5,14
, В	10,2	9,5	9	8,35	8	7,5
, А	0,251	0,28	0,29	0,31	0,325	0,343
, Вт	2,56	2,66	2,61	2,59	2,6	2,57
	0,30	0,29	0,24	0,2	0,1	0,01
, %	52,4	54,9	55	56,1	58,2	59,9
, мкс	30,7	45,1	50,6	57,8	60,5	64,92

Таблица 2 – Данные для построения внешней и энергетической характеристики при f = 500 Гц

							Примечание
, В	25,1	25,121	25,130	25,211	25,22	25,64	f = 500 Гц
, А	0,140	0,134	0,128	0,115	0,109	0,093
, Вт	3,51	3,36	3,21	2,89	2,74	2,38
, В	9,8	9,1	8,5	7,72	6,8	5,51
, А	0,321	0,35	0,388	0,417	0,474	0,44
, Вт	3,14	3,18	3,10	2,54	2,69	2,11
	0,26	0,23	0,2	0,1	0,01	0
, %	84,7	93,9	95,9	86,1	93,8	87,5
, мкс	65,9	92,8	112,5	120,33	125,78	129,7

Данные для построения регулировочной и энергетической характеристики при постоянных сопротивлениях нагрузки занесены в таблицы 3 и 4.

Таблица 3 – Данные для построения регулировочной и энергетической характеристики при = 40 Ом.

f, Гц	1000	850	700	600	450	300	Примечание
, В	25,1	24,7	24,67	24,59	24,31	24,12	= 40 Ом
, А	0,241	0,189	0,164	0,157	0,131	0,124
, Вт	6,04	4,66	4,04	3,86	3,18	2,99
, В	10,5	10,3	10	9,8	9,5	9,1
, А	0,254	0,251	0,250	0,2475	0,2375	0,2275
, Вт	2,66	2,58	2,5	2,42	2,25	2,07
, %	44,1	55,4	61,8	62,6	68,9	69,2
, мкс	25	50	52,3	55,6	59,1	60,05

Таблица 4 – Данные для построения регулировочной и энергетической характеристики при = 80 Ом

f, Гц	1000	850	700	600	450	300	Примечание
, В	25,21	23,58	22,71	21,644	19,31	17,11	= 80 Ом
, А	0,14	0,132	0,129	0,123	0,113	0,098
, Вт	3,52	3,11	2,92	2,66	2,18	1,67
, В	10,23	10,19	10,18	9,93	9,58	9,19
, А	0,1278	0,1271	0,1270	0,1245	0,1195	0,11475
, Вт	1,3	1,295	1,292	1,236	1,14	1,05
, %	36,93	41,6	44,2	46,5	52,3	62,8
t_δ,мкс	51,5	109,9	113,89	120,1	122,1	132,4

Рисунок 7 – Внешняя характеристика

Энергетическая характеристика

Рисунок 8 – Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика

Рисунок 9 – Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика представлена на рисунке 10

Рисунок 10 – Энергетическая характеристика

Зависимость времени представлена на рисунке 11

Рисунок 11 – Зависимость времени .

Регулировочная характеристика

Рисунок 12 – Регулировочная характеристика

Энергетическая характеристика

Рисунок 13 – Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика

Рисунок 14 – Энергетическая характеристика

Энергетическая характеристика представлена на рисунке 15

Рисунок 15 – Энергетическая характеристика

5 Вывод по проделанной работе:

Автономный инвертор – это преобразователь постоянного тока в однофазный или многофазный переменный ток, частота которого определяется системой управления, а величина и форма выходного напряжения зависит от характера и параметров нагрузки. В отличие от зависимого инвертора, частота которого определяется частотой сети, на выходе автономного инвертора получают переменный ток любой частоты, а напряжение плавно изменяется от нуля до максимально допустимого значения, это можно увидеть по таблице 1 и таблице 2. Коммутация тока в инверторах при использовании тиристоров производится независимо от процессов во внешних электрических цепях, благодаря наличию дополнительных коммутирующих устройств внутри самого преобразователя. Характерной особенностью автономного инвертора напряжения является то, что он получает питание от источника напряжения, на входе АИН включается конденсатор большой емкости. Вторая особенность АИН заключается в использовании в качестве ключей полностью управляемых вентилей, зашунтированных диодами обратного тока. АИН формирует в нагрузке напряжение прямоугольной формы, а форма тока определяется характером нагрузки. АИН находит большое применение в преобразовательной технике, его иначе называют универсальным модулем преобразования электроэнергии. На его основе выполняются регуляторы переменного напряжения, непосредственные преобразователи частоты, активные фильтры напряжения и тока, компенсаторы реактивной мощности. Характерными признаками автономного инвертора тока является питание от источника тока. Тогда в цепь источника включается дроссель большой индуктивности. В простейших резонансных инверторах нагрузка, состоящая из последовательно включенного с катушкой индуктивности конденсатора, подключается к источнику с помощью основного тиристора. Затем вспомогательный тиристор коммутирует основной, при этом ток через нагрузку течет в противоположном направлении.