1

Силовые преобразователи в электроснабжении

Лекции по курсу :

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Электротехнический институтТомского политехнического

университета

2

Составлено по следующим источникам:

1. Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Силовые преобразователи в электроснабжении. Учебное пособие. – Томск, Изд. ТПУ, 2006.

2. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. – Ленинград, Энергия, 1985. 

3. Руденко В.И. и др. Основы преобразовательной техники. Учебник для ВУЗов, 2-е издание М.: Высш. шк., 1980 – 286 с.

4. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. Второе издание, стереотипное.-М.: ООО ИД «Альянс», 2008. -496 с., ил.

3

Тема Преобразователи частоты

Преобразователи частоты с непосредственной связью

4

Силовая схема трехфазно-трехфазного НПЧ ЕК на основе нулевых преобразовательных схем

Преобразователи частоты с непосредственной связью

А В

I

U1, f1

U2, f2

2 3 4 5 6 II III1

Za Zb Zc

C

5

Частота основной гармоники выходного напряжения может быть определена из выражения

Преобразователи частоты с непосредственной связью

mmf

fn 1

112 2

где n – количество полуволн первичного напряжения;m1 – количество фаз первичной сети.

6

Временные диаграммы НПЧ с ЕК

Преобразователи частоты с непосредственной связью

ωt

U1, f1

t1

ωt

U2 tп

ωt

U2’

t2 t3 t4

t5 t6 t7

T2

T1

α

7

Непосредственный преобразователь частоты трехфазного тока в однофазный, собранный по мостовой схеме

Преобразователи частоты с непосредственной связью

I

УР

Zн

U1, f1

U2, f2

II

УР

8

Формирование выходного напряжения при переменном угле регулирования НПЧ

Преобразователи частоты с непосредственной связью

ωt

ωt

U2

0

Т/2 Т/2

β απ/2

π 2π

π

α, β

0

9

Формирование выходного напряжения при переменном угле регулирования НПЧ

Преобразователи частоты с непосредственной связью

10

Схема и временные диаграммы НПЧ ИК

Преобразователи частоты с непосредственной связью

ωt

ωt

U e1

ωt

ωt

ωt

ωt

ωt

e2 e3e4e5 e6 e1e2 e3 e4e5 e6

K1

K2

K3

K4

K5

K6

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t1

t2

t3

t4

t5

T1

Tк

U2

11

Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока

Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты

В Ф АИ

СУВ СУИ

U1, f1, m1 U2, f2, m2

Uу

12

Схемы и временные диаграммы инвертора тока (а) и инвертора напряжения (б)

Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты

Ud

CId

Ld

+

-

Zн

ωt

iн

Uн=UcUн, iн

Ud

а

Ud

C

Id

+

-

ZнVS1 VS3

VS2

VS4

VD1

VD4

VD3

VD2

ωt

iнUнUн, iн

Ud

VS1-VS2

VD2-VD1

б

0t2 t3 t4t1

13

Силовая схема трехфазного мостового инвертора

Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты

Ud

C

+

-

АИ ОВ

1 3 5

2 4 6

ZcZa Zb

14

Временные диаграммы проводимости вентилей и фазных напряжений на нагрузке трехфазного мостового инвертора

Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты

t

t

t

t

t

t

1 1 12 2 2

1 1

4 4 4 4 43 3 3

56 6 6

5 5 56

A

B

C

Ua

Ub

Uc

Ud3

2Ud3

15

Преобразователь с суммированием прямоугольных напряжений различных частот

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

ωt

U1

U1 =Ud

Uн

U13 ωt

ωt

ωt

U15

Ud

+

-И1 И2 И3

Zн

U1,f1 U13

,3 f1U15

,5 f1

π 2π

16

Виды широтно-импульсной модуляции прямоугольного напряжения: а – двухполярная модуляция; б –однополярная модуляция

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

ωt

Uн

Ud

Uн

2ππ

α1

α2

πωt

2πUd

а

б

17

Регулирование выходного напряжения инвертора с помощью тиристорного ключа в цепи постоянного тока

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

Ud C

L

+

-

VS

VD АИ

18

Регулирование выходного напряжения инвертора с помощью геометрического суммирования напряжений

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

Ud

+

-

АИАИ

АИдоп

Т1

Т2

Uн

U

Uдоп

φ1

φ2

Uдоп1

Uдоп2

Uн1

Uн2

U

19

Фазовый метод регулирования напряжения с помощью последовательно включенных с нагрузкой тиристоров

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

Ud

+

- Za

АИ

Zb

Zc

20

Фазовый метод регулирования напряжения с помощью управляемого обратного выпрямителя

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

Ud

+

-

Zн

VS1

Lн

Lн

Lв

Lв

VS2

VS3 VS4

VS5 VS6

VS7 VS8

21

Временные диаграммы проводимости вентилейи фазных напряжений на нагрузке трехфазного мостового инвертора а – λ = 120 º; б – λ = 90 º

Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов

tttttt

1 1 2 2 1 14 4 43 3

6 6 5 5 6

ABCUa

Ub

Uc

Ud2

tttttt

1 2 143

6 5 6

ABCUa

Ub

Uc

4Ud

2

а

б

22

Схема вентильного асинхронного электропривода

Практическое использование статических преобразователей частоты

U1, f1

L0

АД

U2, f2C0

L C

УВ АИН ОВ

23

Схема питания индукционной тигельной печи

Практическое использование статических преобразователей частоты

В

0,38 кВ

БР ИПУ

ИТП

АВ

24

КафедраЭлектроснабжение

промышленных предприятий

56-42-10