лаба 4 / лаба 4

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет

им. Г. И. Носова»

Институт Энергетики и Автоматизированных систем

Кафедра электроники и наноэлектроники.

Лабораторная работа

по дисциплине «Основы преобразовательной техники»

на тему «Исследование статических характеристик тиристорных преобразователей»

Выполнил: студенты группы АНб-14-2

Михайлицын А.С.

Александрова Е.А.

Сафронов П.Р.

Проверил: доктор тех. наук

Петушков М.Ю.

Магнитогорск 2017 г.

Вариант 1.

Задача 1.

Дано: Тиристорный преобразователь, выполненный по однофазной двухполупериодной схеме, работает на активно-индуктивную нагрузку (при Ld→∞) в режиме непрерывного тока. Действующее значение ЭДС во вторичной полуобмотке трансформатора E = 100 В. СИФУ имеет линейную характеристику α(Uy) С амплитудой опорного сигнала U_опм = 5 В.

Найти: коэффициент усиления тиристорного преобразователя K_ТП в рабочей точке при Ed = Ed₀/2.

Расчет.

1. Среднее значение выпрямленной ЭДС в режиме прерывистого тока рассчитывается по формуле

Приравнивая это выражение к заданному значению ЭДС Ed = Ed₀/2, получаем угол управления в рабочей точке α = π/2. Затем, приравнивая ЭДС к нулю Ed₀ = 0, получаем максимальное значение угла управления:

.

2. Для определения напряжения смещения приравниваем выражение регулировочной характеристики СИФУ к максимальному значению угла управления

Откуда после подстановки Uу = 0 получаем = 0.

3. Определяем максимальное значение управляющего напряжения, для чего приравниваем выражение регулировочной характеристики СИФУ к нулю:

Откуда после подстановки U_см=0 получаем Uу_м = U_опм = 5 В.

4. Приравнивая выражение регулировочной характеристики СИФУ к значению угла управления рабочей точки:

После подстановки U_см = 0 определяем напряжение управления в указанной точки диапазона Uу = U_опм/2 = 5/2 = 2,5 В.

5. Динамический коэффициент усиления преобразователя определяем по формуле после подстановки Uу = 2,5 В:

Задача 2.

Дано: Тиристорный преобразователь, выполненный по однофазной двухполупериодной схеме выпрямления, получает питание от источников с действующим значением фазной ЭДС E = 100 В и эквивалентным значением индуктивности фазной обмотки трансформатора Lα = 1 мГн. Преобразователь работает на нагрузку индуктивного характера Ld = 20 мГн, при этом активным сопротивлением обмоток трансформатора и нагрузки ввиду их малости (Rα→0, Rd→0) можно пренебречь.

Найти: Значение выпрямленного напряжение (α) и тока (α) на границе областей прерывистого и непрерывного тока плоскости внешних характеристик. Значения внутреннего сопротивления преобразователя в режиме прерывистого тока (γ) и в граничном режиме .

Расчет.

1. Граничные значения выпрямленного напряжения и тока определяются по формулам:

Таблица 1 – Результаты расчета

α, рад.	0	π/6	π/3	π/2	2π/3	5π/6	π
Udгр, В	117	101	58	0	-58	-101	-117
Idгр, А	0	3,5	6	7	6	3,5	0

2. Внутреннее сопротивление преобразователя в режиме прерывистого тока определяется по формуле:

Таблица 2 – Результаты расчета

λ, рад.	π/12	π/6	π/4	π/3	π/12	π/2	7π/12
Rвн(п), Ом	402,99	100,74	44,78	25,19	16,12	11,19	8,22

3. Подставляя в формулу λ = 2π/3, получаем внутреннее сопротивление тиристорного преобразователя в граничном режиме:

4. Максимальное значение выпрямленной ЭДС холостого хода равно амплитудному значению фазной ЭДС на сетевом входе преобразователя

что в принятой системе относительных единиц дает

Задача 3.

Дано: Модель зависимого инвертора, выполненная по однофазной двухполупериодной схеме, входом подключена к источнику постоянного напряжения E₀ = 100 B, а выходом - к источнику парафазного напряжения частоты 50 Гц с действующим значением фазной ЭДС E = 100 B. Эквивалентная индуктивность фазной обмотки согласующего трансформатора равна Lα = 1 мГн. Активным сопротивлением входных и выходных цепей ввиду малости можно пренебречь. Угол опережения β = π/6. Время выключения тиристоров t_вык = 100 мкс.

Найти: Гранично-максимальное значение тока Id_огр, а также соответствующее значение напряжения Ud_огр на входе инвертора.

Расчет.

1. Определяем координаты начальной точки ограничительной линии, лежащей на вертикальной оси графика. Для этого, задаваясь нулевым значением тока Id = 0, определим максимальное входное напряжение инвертора в режиме холостого хода:

2. Определяем гранично-минимальный угол опережения инвертора в режиме холостого хода, считая угол коммутации равным нулю:

3. Задаваясь значениями угла опережения в диапазоне ≤ < π/2, ведем расчет гранично-максимального тока, согласно выражению

Таблица 3 – Результаты расчета

β, рад.	0,31	π/12	π/6	π/4	π/3	5π/12
Idогр, А	0	13,1	52	114	195	288

4. Подставляя полученные значения тока Id_огр находим значения Ud_огр по формуле:

,

где R_вн(н) = 0,3 Ом.

Таблица 4 – Результаты расчета

β, рад.	π/12	π/6	π/4	π/3	5π/12
Udогр, В	-113	-101	-82,7	-58,49	-30,6