Лекции по курсу : Силовые преобразователи в электроснабжении Кафедра электроснабжения промышленных предприятий Электротехнический институт Томского политехнического университета 1 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. 2 Тема Преобразователи частоты Преобразователи частоты непосредственной связью с 3 Преобразователи частоты с непосредственной связью Силовая схема трехфазно-трехфазного НПЧ ЕК на основе нулевых преобразовательных схем А В C U1, f1 I 1 2 3 4 5 6 Za II U2, f2 III Zb Zc 4 Преобразователи частоты с непосредственной связью Частота основной напряжения может выражения гармоники выходного быть определена из f 1 m1 f2 2n m1 где n – количество полуволн первичного напряжения; m1 – количество фаз первичной сети. 5 Преобразователи частоты с непосредственной связью Временные диаграммы НПЧ с ЕК T1 U1, f1 t1 t2 t3 t4 U2 t5 t6 t7 ωt tп ωt T2 U2’ α ωt 6 Преобразователи частоты с непосредственной связью Непосредственный преобразователь частоты трехфазного тока в однофазный, собранный по мостовой схеме U1, f1 I УР УР Zн U2, f2 II 7 Преобразователи частоты с непосредственной связью Формирование выходного напряжения при переменном угле регулирования НПЧ Т/2 Т/2 U2 0 α, β π/2 0 ωt α β π π 2π ωt 8 Преобразователи частоты с непосредственной связью Формирование выходного напряжения при переменном угле регулирования НПЧ 9 Преобразователи частоты с непосредственной связью Схема и временные диаграммы НПЧ ИК e1 e2 e3e4e5 e6 e1e2 e3 e4e5 e6 U ωt K1 K2 K3 K4 K5 K6 t1 T1 t1 Tк t2 U2 t2 ωt ωt t3 t3 t4 t4 ωt t5 ωt t5 t6 ωt ωt 10 Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока U1, f1, m1 В Ф СУВ АИ U2, f2, m2 СУИ Uу 11 Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты Схемы и временные диаграммы инвертора тока (а) и инвертора напряжения (б) Ld + + Zн Ud Uн, iн Ud I C - d Uн=Uc iн VD2 VD4 VS4 VS2 I Uнd, iн U Ud ωt VD3 VD1 VS1 VS3 C Zн 0 iн t1н t2 t3 t4 VS1-VS2 Ud ωt VD2-VD1 а б 12 Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты Силовая схема трехфазного мостового инвертора АИ ОВ + Ud 1 3 5 2 4 6 C Za Zb Zc 13 Выпрямительно-инверторные преобразователи частоты A 1 1 B 4 C Ua Ub 5 4 6 2Ud 3 1 3 6 2 2 3 3 5 6 Ud 3 1 1 4 4 4 t 5 5 6 t 2 t t Временные диаграммы проводимос ти вентилей и фазных напряжений на нагрузке трехфазного мостового инвертора t Uc t 14 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Преобразователь с суммированием прямоугольных напряжений различных частот U1 U1 =Ud π + Ud И1 U1,f1 И2 И3 U1 ,3 f1 U1 ,5 f 1 5 3 Zн U1 3 U1 5 2π ωt ωt ωt Uн ωt 15 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Виды широтно-импульсной модуляции прямоугольного напряжения: а – двухполярная модуляция; б –однополярная модуляция Uн Ud 2π ωt π α1 α2 а Uн π б Ud 2π ωt 16 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Регулирование выходного напряжения инвертора с помощью тиристорного ключа в цепи постоянного тока VS L + Ud VD C АИ - 17 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Регулирование выходного напряжения инвертора с помощью геометрического суммирования напряжений Т1 + Ud U АИ Uдоп1 φ1 Т2 АИдоп Uдоп U φ2 Uдоп2 Uн1 Uн2 Uн 18 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Фазовый метод регулирования напряжения с помощью последовательно включенных с нагрузкой тиристоров АИ Za - Zb Ud Zc + 19 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов Фазовый метод регулирования напряжения с помощью управляемого обратного выпрямителя Lв VS5 Lн VS6 VS1 VS2 Zн Ud Lв + Lн VS3 VS7 VS4 VS8 20 Способы улучшения качества выходного напряжения автономных инверторов A B C Ua Ub Uc 1 1 3 4 A 1 B C 4 Ua Ub Uc 6 6 2 3 Ud 2 2 1 4 5 5 4 1 6 t t t t t t а 3 6 Ud 1 2 5 2 б 4 6 t t t t t t Временные диаграммы проводимости вентилей и фазных напряжений на нагрузке трехфазного мостового инвертора а – λ = 120 º; б – λ = 90 º 21 Практическое использование статических преобразователей частоты Схема вентильного асинхронного электропривода L0 U1, f1 U2, f2 C0 АД L УВ C АИН О В 22 Практическое использование статических преобразователей частоты Схема питания индукционной тигельной печи 0,38 кВ АВ ИТП В ПУ БР И 23 Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий 56-42-10 24