Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией
Широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения. Критерии оценки качества выходного напряжения. Активные выпрямители и корректоры коэффициента мощности, их типы и функциональные особенности. Анализ типовых схем, их компоненты и структура.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.12.2017 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Переключающие функции
Выходной ток активного выпрямителя (на стороне постоянного тока)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Составляющие полной мощности и коэффициент мощности
Вт
А ВА
Одноквадрантный ККМ на базе повышающего регулятора напряжения является наиболее распространенным корректором из числа применяемых для питания радиоэлектронной аппаратуры. Схема ККМ представлена на рис. 2.7. На рис. 2.8 представлена схема замещения устройства.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2.7
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2.8
К дросселю L приложена разность напряжений
uL1 = uв - uп1, (2.10)
где uв = ¦Um sinи¦ - напряжение на выходе неуправляемого выпрямителя, a uп1 > 0 - напряжение ключевого блока, представляющее собой ШИМ-последовательность импульсов. Временная диаграмма uп1(и) приведена на рис. 9, а. При замкнутом ключе V uп1 = 0, напряжение uL положительно, ток iL нарастает. При разомкнутом ключе V uп1 = Ud , напряжение uL отрицательно, ток дросселя уменьшается.
Работа неуправляемого выпрямителя характеризуется переключающей функцией
Умножим напряжение все члены выражения (1.10) и ток iL1 на Fв, получим
(2.11)
В результате схема замещения рис. 2.8 преобразована к схеме замещения рис. 2.2. На рис. 2.9 представлены, входящие в выражение (1.11) напряжения и токи.
Рис. 2.9
Спектральная модель ККМ на базе повышающего регулятора постоянного напряжения приведена в Приложении 4.
Напряжение uп представляет собой однополярную ШИМ-последовательность. Нетрудно видеть, что процесс формирования тока сети в рассматриваемом ККМ очень напоминает процесс формирования сетевого тока в ККМ на базе мостового инвертора напряжения с однополярной модуляцией. Различие в кривых uп заключается в том, что смена полярности импульсов в рассматриваемом ККМ происходит при смене знака сетевого напряжения, а в схеме рис. 6, а при смене знака основной гармоники напряжения преобразователя.
Преимуществом ККМ рис. 2.7, а по сравнению с ККМ на базе инверторов напряжения является минимальное число управляемых ключей. Недостатками схемы являются:
однонаправленный поток энергии от сети в цепь постоянного тока;
наличие контура протекания тока C-D-V в течение восстановления диодом D запирающих свойств, что приводит к выбросам тока во время коммутации и увеличению коммутационных потерь.
2.4 Трехфазные активные выпрямители
Трехфазные активные выпрямители, как правило, реализуются по схеме трехфазного мостового инвертора напряжения и широко используются в устройствах электропитания частотно регулируемого электропривода. Они находят также применение в устройствах гарантийного электропитания потребителей переменным током. Схема трехфазного активного выпрямителя приведена на рис. 2.10а. Преобразователь может обеспечивать двунаправленный поток энергии (выпрямительный и инверторный режимы). При использовании активного выпрямителя можно получить большее напряжение на стороне постоянного тока по сравнению с использованием неуправляемых трехфазных выпрямителей.
Схема замещения устройства приведена на рис. 2.10б. Инвертор напряжения на стороне переменного тока считаем источником напряжений преобразователя uпA, uпB, uпC. Сеть переменного тока может содержать внешнюю по отношению к преобразователю нагрузку (ВН), показанную на рис. 2.10а пунктиром. При подключении внешней нагрузки по четырехпроводной схеме напряжение сети может содержать не только обратную, но и нулевую последовательность напряжений. Фазовые токи iA, iB, iС, напротив, не могут иметь нулевой последовательности, поскольку преобразователь подключен к сети по трехпроводной схеме.
Напряжения преобразователя описываются выражениями (1.7), поэтому в активном выпрямителе на стороне переменного тока формируется трехфазная ШИМ-последовательность. Рассмотрим спектральную модель активного выпрямителя при формировании «классической» ШИМ.
Активный выпрямитель трехфазный мостовой
Исходные данные
ki:=1.2 Гн В
Задание дискреты времени и временного отрезка
Напряжения сети
Сигнал развертки
Задание управляющего сигнала
Определение выходных сигналов модуляторов и напряжений преобразователя up
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение спектров фазных напряжений up
Определение тока сети
Ток на выходе активного выпрямителя и его спектр
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Составляющие коэффициента мощности и коэффициент мощности
Приведенная модель может быть использована и при несимметрии напряжений сети. При этом в спектре тока i0 возрастает вторая гармоника [3]. В активных выпрямителях используются и иные разновидности ШИМ, в том числе ШИМ с предмодуляцией третьей гармоникой и «векторная» ШИМ.
Литература
импульсный модуляция выпрямитель инвертор
1. Чаплыгин Е.Е. Инверторы напряжения и их спектральные модели. Учебное пособие. М. из-во МЭИ, 2003.
2. Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е., Кондратьев Д.Е. Широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения // Электричество, № 7, 2008.
3. Чаплыгин Е.Е., Калугин Н.Г., Рыбальченко И.Ю. Входные фильтры инверторов напряжения с несимметричной нагрузкой // Практическая силовая электроника, № 18, 2005.
4. Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. Спектральные модели автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией // Электричество, № 8, 1999.
5. Изосимов Д.Б., Рывкин С.Е., Шевцов С.В. Симплексные алгоритмы управления трёхфазным автономным инвертором напряжения с ШИМ // Электротехника, № 12, 1993.
Приложение 1
Спектральная модель трехфазного мостового инвертора с «классической» ШИМ и нагрузкой, соединенной в треугольник
Исходные данные:
нагрузка симметричная - RL последовательная цепь (треугольник)
на выходной частоте фазовый угол и модуль сопротивления нагрузки:
Ом
Задание дискреты времени
Сигнал развертки
Задание управляющих сигналов
Определение выходных сигналов модулятора
Определение выходных линейных напряжений АИН
Определение спектра
Токи нагрузки
Фазные токи и ток от источника питания
Определение спектра тока источника питания
Приложение 2
Спектральная модель трехфазного мостового инвертора с ШИМ с предмодуляцией третьей гармоникой
Исходные данные
Сигнал развертки АИН
Синтез управляющих сигналов АИН
Сигнал предмодуляции
Определение сигналов модуляторов АИН
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Фазные выходные напряжения
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение спектра выходного напряжения
Коэффициент гармоник
Приложение 3
Спектральная модель полумостового однофазного активного выпрямителя (выпрямительный режим)
Исходные данные: Гн
Сопротивление дросселя на частоте сети
Ом
Напряжения на стороне постоянного тока
В
Задание дискреты времени
Сигнал развертки
Задание управляющего сигнала
Определение выходного сигнала модулятора и напряжения up АИН
Определение спектра напряжения преобразователя
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение тока сети как суммы токов, обусловленных напряжением сети и напряжением преобразователя
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Составляющие полной мощности и коэффициент мощности
Вт
А
ВА
Приложение 4
Спектральная модель ККМ на базе повышающего регулятора постоянного напряжения
Исходные данные В Гн Сопротивление дросселя на частоте сети
Задание дискреты времени
Сигнал развертки
Задание управляющего сигнала
Определение выходного сигнала модулятора и напряжения up
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Определение спектра напряжения
Определение тока сети
Переключающая функция неуправляемого выпрямителя, выходное напряжение выпрямителя, ток дросселя
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Токи транзистора V и диода D
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Составляющие полной мощности и коэффициент мощности
Вт
А
ВА
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разновидности, задание сигнала широтно-импульсной модуляции и его свойства. Спектр при большой, малой и дробной кратности квантования. Электронно-волновые системы миллиметрового диапазона. Основы надежности и управление качеством электронных средств.
реферат [1,2 M], добавлен 26.08.2015Классификация и разновидности широтно-импульсных преобразователей, их функциональные особенности и сферы применения. Внутреннее устройство и принцип работы преобразователя ТЕ9, расчет параметров силового каскада. Экономические показатели проекта.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 23.08.2015Основные типы двигателей, используемые для привода электрифицированных машин. Источники питания электроинструмента. Широтно-импульсная модуляция. Принципы построения преобразователей частоты. Требования, предъявляемые к электроприводу ручных машин.
лекция [214,2 K], добавлен 08.10.2013Обзор сути, видов и классификации трансформаторов, которые предназначены для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое. Режим нагрузки, обмотки, магнитные потоки одно- и трехфазных трансформаторов. Выпрямители переменного напряжения.
реферат [673,9 K], добавлен 27.10.2012Сущность и разновидности амплитудно-импульсной модуляции. Основные интегральные характеристики напряжения с АИМ-3, а также направления улучшения спектрального состава. Особенности применения функций Уолша в процессе реализации сложных законов модуляции.
реферат [1,0 M], добавлен 26.08.2015Основные характеристики однополупериодного, двухполупериодного с нулевой точкой, трёхфазного и многофазного выпрямителя. Исследование схем Ларионова и удвоенного напряжения. Анализ особенностей выпрямителей для бестрансформаторного питания аппаратуры.
презентация [226,1 K], добавлен 04.06.2012Длительность провала напряжения. Роль провалов напряжения для улучшения качественных характеристик сети. Оценка коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности. Повышение коэффициента мощности электрической тяги переменного тока.
контрольная работа [215,0 K], добавлен 18.05.2012Определение среднеквадратического отклонения погрешности измерения, доверительного интервала, коэффициента амплитуды и формы выходного напряжения. Выбор допустимого значения коэффициента деления частоты и соответствующего ему времени счета для измерений.
контрольная работа [110,9 K], добавлен 15.02.2011Напряжение, ток, мощность, энергия как основные электрические величины. Способы измерения постоянного и переменного напряжения, мощности в трехфазных цепях, активной и реактивной энергии. Общая характеристика электросветоловушек для борьбы с насекомыми.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 19.07.2011Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015Последовательность сбора инвертирующего усилителя, содержащего функциональный генератор и измеритель амплитудно-частотных характеристик. Осциллограмма входного и выходного сигналов на частоте 1 кГц. Схема измерения выходного напряжения, его отклонения.
лабораторная работа [2,3 M], добавлен 11.07.2015Рассмотрение двухзвенных преобразователей с импульсным регулированием выходного напряжения или тока как основных преобразователей для высококачественных электроприводов. Виды тока коллекторного двигателя постоянного тока, который получает питание от ИП.
презентация [366,0 K], добавлен 21.04.2019Выбор сечения кабельной жилы, его обоснование. Потери напряжения и мощности в кабельной линии. Принципы подбора трансформатора. Характерные особенности спектра выходного напряжения ПЧ с АИН. Расчет охладителя, выпрямителя, фильтра, а также снаббера.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 12.12.2011Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Разработка импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа и его принципиальной схемы. Расчет силовой части, коэффициента полезного действия. Структура блока управления, требования к его узлам.
курсовая работа [74,9 K], добавлен 29.09.2011Коэффициент несинусоидальности напряжения питающей сети для вентильных преобразователей. Определение коэффициента несимметрии. Расчёт дополнительных потерь и снижения сроков службы электрооборудования при несинусоидальности и несимметрии напряжения.
курсовая работа [744,9 K], добавлен 16.12.2014Требования к уровню напряжения в электрической сети согласно ГОСТ, допустимые значения положительного и отрицательного отклонений напряжения в точках общего присоединения. Устройства компенсации реактивной мощности и вольтодобавочные трансформаторы.
презентация [1,5 M], добавлен 10.07.2015Схема генератора линейно возрастающего напряжения. Типичные формы пилообразного напряжения. Стабилизация конденсатора во время рабочего хода. Номинал резистора в коллекторной цепи. Амплитуда выходного импульса, обратный ход и коэффициент нелинейности.
курсовая работа [210,4 K], добавлен 07.10.2011Стабилизация среднего значения выходного напряжения вторичного источника питания. Минимальный коэффициент стабилизации напряжения. Компенсационный стабилизатор напряжения. Максимальный ток коллектора транзистора. Коэффициент сглаживающего фильтра.
контрольная работа [717,8 K], добавлен 19.12.2010Моделирование электрической цепи с помощью программы EWB-5.12, определение значение тока в цепи источника и напряжения на сопротивлении. Расчет токов и напряжения на элементах цепи с использованием формул Крамера. Расчет коэффициента прямоугольности цепи.
курсовая работа [86,7 K], добавлен 14.11.2010Составление баланса мощности в энергосистеме, определение мощности компенсирующих устройств каждой подстанции. Выбор напряжения, конструкции линий, подстанций, сопоставление и отбор наиболее оптимального варианта. Принципы регулирования напряжения.
дипломная работа [584,5 K], добавлен 04.07.2014
