- •Часть II
- •А.А. Мартынов Силовая электроника. Часть II. Инверторы и преобразователи частоты: учеб. Пособие/а.А.Мартынов. СПб.: сПбГуап, 2011. С.: ил.
- •1. Однофазные инверторы напряжения
- •1.1. Схемы и способы управления однофазных инверторов напряжения
- •1.2. Однофазный одноплечевой инвертор напряжения
- •1.3. Полумостовая схема однофазного инвертора
- •1.4. Однофазный инвертор напряжения с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора
- •Исходные данные, необходимые для расчета:
- •Расчет трансформатора [5]
- •1.5 .Однофазный полномостовой (мостовой) инвертор напряжения
- •1.7. Основные показатели оценки качества формы кривой выходного напряжения
- •1.8 Способы улучшения качества выходного напряжения инверторов напряжения
- •1.9 Методика расчета выходного фильтра
- •1.10 Пример расчета однофазного мостового инвертора напряжения с выходным фильтром
- •Расчет параметров выходного фильтра
- •2 Трехфазные инверторы напряжения
- •2.1 Силовая схема трехфазного инвертора напряжения
- •2.2 Широтно- импульсное регулирование напряжения трехфазного инвертора
- •2.3 Гармонический состав выходного напряжении трехфазного инвертора напряжения при широтно- импульсном регулировании выходного напряжения
- •2.3 Широтно-импульсная модуляция при синусоидальной форме модулирующего напряжения
- •2.4 Гармонический состав выходного напряжении трехфазного инвертора напряжения при синусоидальной шим выходного напряжения
- •2.5 Основные характеристики инверторов напряжения с широтно- импульсным способом регулирования напряжения[4]
- •3 Инверторы тока
- •3.1. Инверторы тока параллельного типа
- •3.2 Инверторы тока последовательного типа
- •3.3. Последовательно-параллельные инверторы тока
- •3.4. Резонансные инверторы
- •Однофазная полумостовая схема резонансного инвертора
- •3.6 Пример расчета резонансного инвертора
- •3.7 Регулирование напряжения в инверторах тока
- •4. Преобразователи частоты
- •4.1 Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •4.2 Пример расчета преобразователя частоты со звеном постоянного тока.
- •4.3 Задания для промежуточного контроля знаний студентов
- •4.4 Преобразователи частоты без звена постоянного тока
- •4.4.1 Пчн с естественной коммутацией вентилей
- •4.4.2 Пчн с искусственной коммутацией вентилей
- •5 Справочные данные по элементной базе инверторов и преобразователей частоты
- •5.1 Справочные данные по транзисторам
- •Справочные данные по тиристорам
- •5.4 Справочные данные по конденсаторам
- •5.5 Справочные данные по дросселям
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
СИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Часть II
Инверторы и преобразователи частоты
Санкт-Петербург
2011г.
М29
А.А. Мартынов Силовая электроника. Часть II. Инверторы и преобразователи частоты: учеб. Пособие/а.А.Мартынов. СПб.: сПбГуап, 2011. С.: ил.
Рецензенты: доцент каф.31 к.т.н. Бураков М.В.;
ведущий научный сотрудник ФГУП ЦНИИ СЭТ к.т.н. Сергеев М.Ю.
Рассматриваются силовые полупроводниковые преобразователи электрической энергии, применяемые в системах регулируемого электропривода, электроснабжения и в качестве вторичных источников питания систем управления и радиоэлектронной аппаратуры. Основное внимание уделяется описанию построения схем, анализу электромагнитных процессов и выводу расчетных соотношений, определяющих энергетические показатели и характеристики инверторов напряжения и тока. Приводятся примеры расчетов инверторов напряжения и выходных фильтров к ним.
Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплины «Силовая электроника», «Полупроводниковые преобразователи электрической энергии», «Полупроводниковые устройства систем управления», «Промышленная электроника», «Проектирование вторичных источников питания», «Проектирование источников питания радиотехнических устройств».
Введение
В части II учебного пособия «Силовая электроника» рассматриваются два вида полупроводниковых преобразователей электрической энергии:
– автономные инверторы (напряжения, тока и резонансные инверторы);
– преобразователи частоты (со звеном постоянного тока и без звена постоянного тока).
Автономные, или независимые инверторы – это полупроводниковые преобразователи электрической энергии постоянного тока в электрическую энергию переменного тока, работающие на сеть переменного тока, не имеющую других источников электрической энергии, кроме рассматриваемого преобразователя. Автономные инверторы могут быть выполнены как на тиристорах, так и на транзисторах [1].
Основные области применения независимых инверторов следующие:
– статические вторичные источники питания;
– электроприводы переменного тока (асинхронные и синхронные);
– шаговые электроприводы;
– источники питания технологических установок, например, установки электротермии;
– установки электроэнергетики, где автономные инверторы выполняют функцию активных фильтров, регулируемых компенсаторов реактивной мощности и мощности искажений.
Автономные инверторы разделяются на три класса: инверторы тока, резонансные инверторы и инверторы напряжения [2].
Для инверторов тока характерным признаком является наличие большой входной индуктивности в цепи постоянного тока Ld, приводящей к постоянству мгновенного значения входного тока id=const.
Резонансные инверторы от инверторов тока схемно не отличаются. Выбор значения входной индуктивности Ld и параметров других элементов схемы в этих инверторах осуществляется так, чтобы обеспечить настройку колебательного контура в нагрузочной цепи на частоту, близкую к частоте переключения вентилей.
Инверторы тока и резонансные инверторы, как правило, выполняются на тиристорах, поэтому они обязательно содержат конденсаторы в цепи переменного тока. Эти конденсаторы выполняют две функции - коммутацию вентилей и компенсацию реактивной мощности нагрузки. В зависимости от способа включения конденсаторов по отношению к сопротивлению нагрузки эти инверторы подразделяются на инверторы параллельного, последовательного и параллельно – последовательного типа.
В инверторах напряжения входная индуктивность Ld отсутствует, схема дополняется группой вентилей обратного тока – неуправляемым выпрямителем. Основная же схема инвертора, собранная на тиристорах или транзисторах, называется группой вентилей прямого тока. Такие инверторы работают при постоянстве мгновенного значения входного напряжения. Для обеспечения этого условия на входе инвертора напряжения устанавливают конденсатор Сф, допускающий пульсации входного тока инвертора и обеспечивающий практически постоянство мгновенных значений входного напряжения, т.е. Ud=const. Этим условием и определяется общее название класса схем "инверторы напряжения".
Благодаря наличию группы вентилей обратного тока и конденсатора Сф в инверторе напряжения созданы условия свободного обмена реактивной энергией между нагрузкой и источником постоянного тока, что полностью исключает необходимость компенсации реактивной энергии нагрузки конденсаторами, включаемыми в цепь нагрузки, как это реализуется в инверторах тока.
В тиристорных инверторах напряжения, в отличие от инверторов тока, конденсаторы выполняют только функцию коммутации.
В транзисторных инверторах напряжения переключение вентилей осуществляется сигналами управления и коммутирующие конденсаторы в этом случае не нужны.
Преобразователи частоты преобразуют электрическую энергию переменного тока одной частоты в электрическую энергию другой частоты, которая может быть регулируемой или постоянной. Основная область применения преобразователей частоты – электропривод переменного тока, стабилизированные источники переменного тока, включая и источники гарантированного электрического питания.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Дайте определение понятию «инвертор».
1. Укажите основные отличия между инверторами тока и напряжения.
2. Перечислите области применения инверторов.