Попов И.И. Основы энергетической электроники - файл n1.doc

приобрести
Попов И.И. Основы энергетической электроники
скачать (2749.2 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc21194kb.07.04.2004 23:33скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30
Основы энергетической электроники.

Учебное пособие

Основы 4

1.1 Принципы построения преобразователей 8

1.2 Классификация преобразователей. 8

2. Полупроводниковые вентили 11

2.1 Сравнительная характеристика полупроводниковых вентилей 11

2.2 Физические основы и конструкция полупроводниковых приборов 12

2.3 Устройство и характеристики полупроводникового диода 13

2.4 Принцип работы и конструкция тиристора 14

2.5. Устройство и характеристики симистора 16

2.6 Электрические свойства полупроводниковых вентилей 17

2.7. Включение управляющего вентиля по цепи управления 19

2.8. Процессы при переключениях. 20

2.9. Процессы при выключении тиристоров. 22

Лекция 3: Силовые преобразователи электроэнергии 23

3.1 Общие сведения. 23

3.2 Однофазный однополупериодный выпрямитель 24

3.2.1 Работа на активную нагрузку 24

3.2.2 Работа на активно-индуктивную нагрузку 26

Рис. 3.3. Однофазный однополупериодный выпрямитель при активно - емкостной нагрузке (а) и временные диаграммы его работы, (б)для идеального выпрямителя, (в)для реального выпрямителя 28

3.2.3 Работа однофазного однополупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку 28

3.2.4 Работа на противоЭДС 29

3.2.5 Схема с шунтирующим (нулевым) диодом 29

3.3 Двухполупериодные выпрямители 32

3.3.1 Работа на активную нагрузку 32

3.3.2 Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку. 34

3.3.3 Работа выпрямителя при активно-емкостной нагрузке. 36

3.3.4 Схемы c «нулевым» диодом и мостовые несимметричные (полууправляемые) схемы. 38

3.4 Внешние нагрузочные характеристики выпрямителей. 39

3.5 Коммутационные процессы в выпрямителях. 42

3.6 Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом. 46

3.7 Трехфазный мостовой выпрямитель 50

3.8. Составные (комбинированные) многоимпульсные выпрямители. 57

3.9. Принцип работы параллельного инвертора тока 60

3.10 Назначение и принцип действия однофазного ведомого сетью инвертора. 61

3.11 Принцип работы последовательного резонансного автономного 64

инвертора. 64

3.12 Принцип работы преобразователя постоянного напряжения. 67

3.13 Мостовая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения. 69

3.14 Реверсивный ИППН. 69

3.15 Однофазные регуляторы переменного напряжения. 71

3.15.1. Фазовый метод регулирования переменного напряжения. 72

3.15.2. Широтно-импульсный метод регулирования 75

переменного напряжения. 75

5. Особенности эксплуататции силовых преобразователей. 104

5.1. Надежность силовых преобразователей. Общие понятия. 104

5.2. Вероятность отказа силовых полупроводниковых приборов 105

5.3. Надежность функционирования силовой части преобразователей 105

5.4. Условия эксплуатации преобразователей 107

6. Защита от перенапряжений и сверхтоков. 111

6.1. Защита от перенапряжений. 111

6.2. Виды защиты от перенапряжений. 111

6.3. Аварийные режимы 114

6.4. Защита от сверхтоков на основе быстродействующих предохранителей 116

6.5. Анализ эффективности предохранительной и других защит полупроводниковых приборов 117

6.6. Пример выбора средств защиты преобразователя. 118

6.7. Быстродействующие выключатели. 119

6.8. Защитное отключение с помощью системы управления. 119

6.9. Датчики аварийных режимов. Датчики тока. 121

номера элементов аналогичные рис. 6.19; H - напряжённость магнитного поля; нумерация на выносных осциллограммах следующая: 1, 2 - первый и второй возбуждающие лазерные импульсы; ФЭ - фотонное эхо 127

6.10. Магнитный усилитель 128

7. Лабораторный практикум 130

7.1 Однофазные выпрямители со сглаживающими фильтрами 130

7.2 Управляемый тиристорный выпрямитель 135

7.3 Трехфазные выпрямители 137

7.4 Параллельный инвертор тока 140

7.5 Реверсивный широтно - импульсный преобразователь постоянного напряжения (РИППН) на полностью управляемых тиристорах. 141

7.6. Однофазные регуляторы переменного напряжения. 144

7.7. Однофазный ведомый сетью инвертор (ОВСИ) 147

7.8 Последовательный автономный резонансный инвертор (АИР) 151

8. Практикум по решению задач 154

8.1 Тепловые характеристики полупроводниковых вентилей 154

8.2 Расчет управляемой мостовой схемы выпрямителя 155

8.3 Расчет трехфазного мостового выпрямителя 157

8.4 Расчет автономного инвертора. 158

8.5 Основные показатели и характеристики регуляторов 159

8.6 Влияние преобразователей на питающую сеть 161

Литература 164


Министерство образования Российской Федерации
Марийский государственный университет
Кафедра электромеханики и электроэнергетики

Основы


энергетической электроники

Учебное пособие


Йошкар-Ола

2003
Министерство образования Российской Федерации
МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

И.И. Попов

ОСНОВЫ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Рекомендовано УМО по образованию

в области энергетики и электротехники

в качестве учебного пособия для студентов электроэнергетических специальностей

высших учебных заведений

Йошкар-Ола

2003

УДК 62 50 + 681. 3/075
Рецензенты: профессор Марийского государственного технического университета, д.т.н. А. Н. Соболев
профессор Марийского государственного университета, д. ф.-м.н. А. А. Косов

Попов И. И. Основы энергетической электроники: Учеб. Пособие.- Йошкар-Ола: МарГУ, 2003

Рассматриваются теоретические и практические вопросы, связанные с использованием полупроводниковых силовых преобразователей электрической энергии. Приведены схемы исполнения, режимы работы, технические характеристики преобразователей и устройств на их основе. Особое внимание уделено особенностям эксплуатации силовых преобразователей электрической энергии. Даны методические указания по выполнению лабораторных работ и практических расчётов основных схем преобразователей по дисциплине «Энергетическая электроника».

Предназначено для студентов электроэнергетических специальностей высших учебных заведений по направлению «Электроэнергетика».
Учебный курс “Промышленная электроника, часть 2” или “Энергетическая электроника” включает в себя основы современной преобразовательной техники, применяемой в электроэнергетике.

Задачей курса является изучение принципа работы и особенностей схем преобразовательной техники, характеристик их элементов и особенностей эксплуатации преобразователей.

В настоящее время 20-25 процентов электроэнергии потребляется в виде постоянного тока. Основное же потребление электроэнергии осуществляется в виде переменного тока.

Развитие современной техники и технологии ставит перед электроэнергетикой задачи выработки электроэнергии в виде постоянного тока, в виде переменного тока промышленной и нестандартной частоты с различным числом фаз, с регулируемой частотой, током и напряжением.

Усиливающиеся требования к экономии материалов и электроэнергии в электрическом оборудовании могут быть лучше всего выполнены с помощью современной энергетической электроники, в основном базирующейся на полупроводниковой технике.

По сравнению с классическими видами преобразования и преобразовательными устройствами использование силовых полупроводниковых преобразователей дает следующие преимущества:

  1. Сокращение объема и массы в 3-7 раз, что приводит к сокращению затрат на элементы конструкции и позволяет в ряде случаев отказаться от подъемных механизмов и тяжелых фундаментов.

  2. Уменьшение потерь за счет меньшего падения напряжения на вентилях (20-24 В ртутные, 0.5 В полупроводниковые диоды, 1.2 В тиристоры).

  3. Входное напряжение до 380-660 В без последовательного соединения вентилей;

  4. КПД до 98 процентов:

- выше 10-40 % по сравнению с двигательными агрегатами с неполной нагрузкой

- на 5-10 % с полной нагрузкой

- на 10-30 % при частичном использовании номинальной мощности

- на 30-50 % при частом холостом ходе (сварочные выпрямители)

  1. В электрическом транспорте - отказ от пусковых реостатов и применение рекуперации энергии при торможении дает экономию электроэнергии до 20-30 процентов.

  2. Снижение стоимости и потерь электроэнергии благодаря использованию новых схем, специальных импульсных малогабаритных конденсаторов, высокоэффективных магнитных материалов и постоянному улучшению параметров полупроводника.

  3. Практически безынерционные и долговечные схемы на полупроводниковых элементах.

  4. Возможность выбора силовых приборов на разные номинальные токи и напряжения в комбинации с различными охладителями, а также параллельное и последовательное соединение приборов.

На практике для питания электрохимических установок используются преобразовательные устройства на токи от нескольких ампер до более 100 кА.



Рис. 1.1. Режимы работы преобразователей

В - выпрямитель; И - инвертор; ПЧ - преобразователь частоты; Р1 - регулятор постоянного напряжения; Р2 - регулятор переменного напряжения
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30


Основы энергетической электроники
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации