Попков О. З.
Основы преобразовательной техники
Допущено УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Электротехника, электромеханика и электротехнологии"
2-е издание, стереотипное
Москва
Издательский дом МЭИ
2007
Рецензенты: доктор технических наук, профессор В.П. Феоктистов, кандидат технических наук, профессор В.В. Москаленко
Рассмотрены принципы преобразования электрической энергии — выпрямления, инвертирования, преобразования частоты. Проанализированы основные схемы преобразовательных устройств. При изложении материала особое внимание уделено физической стороне принципа работы того или иного устройства, анализу основных характеристик и показателей, подходам к расчету и выбору элементов схемы. В конце каждой главы даны контрольные вопросы и задачи, помогающие усвоить материал и обратить внимание на принципиальные вопросы при анализе работы устройств.
Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» направления «Электротехника, электромеханика и элскт-ротехнологии». а также обучающихся по специальности «Промышленная электроника» по направлению «Электроника и микроэлектроника».
Книга также может быть полезна инженерно-техническим работникам, которые не являются специалистами в области силовой электроники, но связаны с эксплуатацией таких устройств.
Попков О.З. Основы преобразовательной техники: учеб. пособие для вузов / 0.3. Попков. 2-е изд., стереот. — М. : Издательский дом МЭИ, 2007. — 200 с: ил.
ЗАО «Издательский дом МЭИ». 2007
Содержание учебного пособия
Основы преобразовательной техники
Предисловие
Введение
Глава первая. Основные устройства преобразовательной техники
1.1. Основные виды устройств преобразовательной техники
1.2. Элементная база устройств силовой электроники
Контрольные вопросы и задачи
Глава вторая. Маломощные блоки питания
2.1. Основные блоки выпрямительных установок
2.2. Однофазный выпрямитель по схеме с нулевым выводом, работающий на активную нагрузку
2.3. Однофазный мостовой выпрямитель, работающий на активную нагрузку
2.4. Внешняя (выходная) характеристика выпрямителя
Контрольные вопросы и задачи
Глава третья. Сглаживающие фильтры
3.1. Типы сглаживающих фильтров и их расчет
3.2. Влияние сглаживающих фильтров на работу выпрямителя
3.3. Схема выпрямления с умножением напряжения
Контрольные вопросы и задачи
Глава четвертая. Многофазные схемы выпрямления
4.1. Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом обмотки трансформатора
4.2. Шестифазная схема выпрямления с выводом нулевом точки обмотки трансформатора
4.3. Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)
4.4. Эквивалентные многофазные схемы
4.4.1. Принцип построения эквивалентных многофазных схем
4.4.2. Способы реализации фазового сдвига между системами трехфазных напряжений при построении эквивалентных многофазных схем
4.5. Выпрямитель по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором
Контрольные вопросы и задачи
Глава пятая. Управляемые выпрямители
5.1. Способы регулирования выходного напряжения выпрямителя
5.2. Управляемый выпрямитель по схеме с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора
5.3. Особенности работы полностью управляемого выпрямителя по мостовой схеме
5.4. Особенности работы полууправляемого выпрямителя по мостовой схеме
5.5. Выходные (внешние) характеристики мощных выпрямителей
Контрольные вопросы и задачи
Глава шестая. Зависимые инверторы
6.1. Принцип инвертирования
6.2. Зависимый инвертор, выполненный по трехфазной схеме с нулевым выводом
6.3. Входная характеристика зависимого инвертора
Контрольные вопросы и задачи
Глава седьмая. Коэффициент мощности преобразовательной установки
Контрольные вопросы и задачи
Глава восьмая. Вентильный электропривод постоянного тока (реверсивный преобразователь)
Контрольные вопросы и задачи
Глава девятая. Преобразователь частоты с непосредственной связью (ПЧНС)
Контрольные вопросы и задачи
Глава десятая. Тиристорные регуляторы переменного напряжения
Контрольные вопросы и задачи
Глава одиннадцатая. Автономные инверторы. Принципы реализации их схем
Контрольные вопросы и задачи
Глава двенадцатая. Автономные инверторы напряжения
12.1. Формирование выходного напряжения АИН
12.2. Гармонический состав кривой выходного напряжения
12.3. Регулирование выходного напряжения АИН
12.4. Улучшение гармонического состава кривой выходного напряжения
12.4.1. Выходные фильтры
12.4.2. Амплитудная модуляция
12.4.3. Широтно-импульсная модуляция
12.4.4. Выборочное исключение гармоник из кривой выходного напряжения АИН
12.5. Трехфазные АИН
Контрольные вопросы и задачи
Глава тринадцатая. Автономные ннверторы тока
13.1. Формирование кривой выходного напряжения в автономных инверторах тока
13.2. Регулирование выходного напряжения АИТ
Контрольные вопросы и задачи
Глава четырнадцатая. Резонансные ннверторы
14.1. Автономные резонансные инверторы без обратных диодов
14.2. Автономные резонансные инверторы с обратными диодами
Контрольные вопросы и задачи
Глава пятнадцатая. Импульсные регуляторы постоянного напряжения
15.1. Основные схемы импульсных регуляторов постоянного напряжения
15.2. Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения
15.3. Повышающий импульсный преобразователь постоянного напряжения
15.4. Инвертирующий импульсный преобразователь постоянного напряжения (ИППН)
Контрольные вопросы и задачи
Глава шестнадцатая. Корректор коэффициента мощности
Контрольные вопросы и задачи
Ответы на задачи
Список литературы
Предисловие
Основой настоящего учебного пособия послужил Курс лекций по дисциплине «Основы преобразовательной техники», читаемый автором для студентов кафедры промышленной электроники Института радиоэлектроники МЭИ, а также курс лекций «Силовые полупроводниковые преобразователи», который слушают студенты Института электротехники МЭИ.
При работе над учебным пособием использовался опыт преподавания дисциплин по силовой электронике, которые ранее читали основоположники промышленной электроники профессор И.Л. Каганов, профессор В.А. Лабунцов, Ю.С. Забродин, А.Г. Поликарпов, О.Г. Булатов, доценты Н.Н. Богданов, Г.Н. Горбачев, Е.Е. Чаплыгин, а также опыт автора, приобретенный при издании уже вышедших учебных пособий [9—12].
При изложении материала особое внимание уделялось физическим принципам работы того или иного устройства, анализу основных характеристик и показателей и подходам к расчету и выбору элементов схемы. В конце каждой главы приведены контрольные вопросы и задачи, помогающие усвоить материал и обратить внимание на основные принципы работы устройств. Это очень важно, потому что в настоящее время особое внимание уделяется самостоятельной подготовке студентов.
Автор выражает благодарность рецензентам доктору техн. наук, проф. В.П. Феоктистову и канд. техн. наук, проф. В.В. Москаленко.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях и передается посредством трехфазной линии электропередачи стандартной частоты и стандартных номиналов напряжений. Для большинства стран, в том числе и России, промышленная частота/= 50 Гц, значение напряжения U = 220 или 380 В. В некоторых странах (США, Чехия, Словакия и др.) стандартная частота вырабатываемой электроэнергии / = 60 Гц. Однако для большого количества потребителей в народном хозяйстве требуется для питания другой вид электроэнергии:
- электрическая энергия постоянного тока (для электрического транспорта, электрохимических установок, электропривода постоянного тока, сварочных агрегатов, питания радиоэлектронной аппаратуры, передачи энергии постоянным током и в целом ряде других случаев);
- электрическая энергия переменного тока, но не стандартной частоты (постоянной или регулируемой) при первичном источнике переменного напряжения (для электропривода переменного тока, индукционного нагрев и др.);
- электрическая энергия переменного тока, постоянного тока или импульсов специальной формы при использовании в качестве первичного источника постоянного напряжения (для энергоснабжения подвижных объектов, устройств гарантированного питания, рекуперации энергии в сеть переменного напряжения и др.).
Приведенные примеры далеко не полностью охватывают ситуации, когда необходимо преобразовывать электрическую энергию одного вида в другой. Примерно 50 % всей электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, преобразуется в другой вид электроэнергии. Как видно, технический прогресс современного обшества во многом обусловлен успехами электроники и, в частности, успехами преобразовательной техники.
Принцип работы любого статического преобразователя основан на периодическом включении и выключении электронных ключей (вентилей) в определенной последовательности (по заданному алгоритму). Особое значение имеет принцип запирания электронного вентиля, который определяется видом питающего напряжения. В ряде случаев включение последующего вентиля преобразователя приводит к автоматическому выключению предыдущего вентиля под действием напряжения питания. Процесс перехода тока от одного вентиля к другому называется процессом коммутации. Если источником коммутирующего напряжения служит сеть переменного напряжения, питающая преобразователь, то коммутацию называют сетевой, или естественной, а такие преобразователи называют преобразователями, ведомыми сетью. Если в качестве источника коммутирующего напряжения используется вспомогательный источник питания, то такую коммутацию называют принудительной, или искусственной. В последнем случае могут быть использованы полностью управляемые вентили.
Скачать учебное пособие Основы преобразовательной техники. Москва, Издательский дом МЭИ, 2007
|
