Основы силовой электроники
Принцип работы инвертора. Электрические схемы и временные диаграммы автономных инверторов. Рассмотрено работу инвертора тока и напряжения. Рассчитан коэффициент сглаживания фильтра. Проведен расчет коэффициента пульсаций на входе емкостного фильтра.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2021 |
| Размер файла | 506,3 K |
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/
Задание 1
Инвертор - это полупроводниковое устройство, преобразующее постоянное входное напряжение (ток) в выходное переменное. Соответственно, в зависимости от фазности выходного сигнала, различают инверторы однофазные и трехфазные [1].
Принцип работы инвертора заключается в поочередном подключении нагрузки к различным полюсам за счёт коммутации управляемых вентилей. В качестве вентилей, в преобладающем большинстве используются транзисторы, работающие в режиме насыщения. Однако, в мощных силовых инверторах часто используются тиристоры, которые позволяют пропускать через них большую мощность. Таким образом, в зависимости от режима коммутации вентилей, в инверторах возможно регулирование как величины напряжения, так и его частоты [1].
В зависимости от формы выходного сигнала, различают следующие инверторы [1]:
· инверторы с прямоугольной формой выходного сигнала: это наиболее простые устройства, работа которых заключается в поочередном подключении "плюса", либо "минуса" напряжения питания к нагрузке через открытые вентили. Частота выходного напряжения определяется частотой коммутации вентилей.
· инверторы с синусоидальной (приближенной к ней) формой выходного сигнала: получение такого выходного сигнала наиболее важная задача, так как большинство потребителей требуют именно синусоидального напряжения (тока). Такую форму сигнала получают с помощью различных способов импульсной модуляции, а также с помощью ступенчатого преобразования сигнала, что при высокой частоте коммутации и большом количестве ступеней позволяет получать выходной сигнал близкий к синусоидальному.
По характеру электромагнитных процессов в инверторе, эти преобразователи классифицируются на [1]:
· инверторы тока, для которых характерна неизменность тока нагрузки по величине и форме, независимо от величины и характера нагрузки. Напряжение же инвертора тока зависит от нагрузки;
· инверторы напряжения, для которых характерна независимость величины и формы напряжения от величины и характера нагрузки;
· резонансные инверторы - в этих инверторах элементы коммутации, совместно с нагрузкой образуют колебательный RLC контур, в следствии чего, ток нагрузки имеет форму, близкую к синусоидальной.
Классические схемы инверторов тока и напряжения представлены на рисунке 1 [1].
Рисунок 1 - Электрические схемы и временные диаграммы автономных инверторов а) автономный инвертор напряжения, б) автономный инвертор тока
инвертор ток напряжение
Рассмотрим работу инвертора тока: попеременное диагональное включение пары вентилей VS1-VS2 и VS3-VS4 меняют направление тока в нагрузке, которая имеет там прямоугольную форму. При чём, нагрузкой для инвертора будет вся диагональ между точками 1-2. Так как в общем случае нагрузка может носить активно-индуктивный характер, то ток на нагрузке не может измениться скачком, для компенсации индуктивного характера нагрузки необходима установка конденсатора C параллельно нагрузке [1].
Рассмотрим работу инвертора напряжения: в этом инверторе вентили попеременно подключают нагрузку к разноимённым полюсам источника питания, в следствии чего напряжение на нагрузке имеет прямоугольную форму. Вентили подключаются попарно диагонально VS1-VS2 и VS3-VS4. Если нагрузка имеет активно-индуктивный характер, то ток скачком не может измениться, и он продолжает протекать в прежнем направлении - возникает рекуперации энергии из нагрузки в сеть. Для создания контура рекуперации необходимо наличие обратных диодов (рис. 1а) [1].
Конструктивно, инверторы представляют собой набор электронных компонентов и полупроводниковых приборов, в одном корпусе. На рисунке 2 представлена типовая конструкция устройства с автономным инвертором напряжения. Полупроводниковые вентили, в качестве которых используются мощные IGBT транзисторы и обратные диоды закреплены на специальных алюминиевых радиаторах. Трансформатор и набор конденсаторов закреплены на плате с помощью ножек и хомутов. Устройство находится в снимаемом кожухе с радиаторными отверстиями для обеспечения требуемого теплового режима работы устройства.
Рисунок 2 - Конструктивное исполнение устройства с инвертором напряжения
Основы силовой электроники
Задание 2
Расчётная электрическая схема данного задания представлена на рисунке 3:
Рисунок 3 - Расчётная электрическая схема
Коэффициент сглаживания фильтра определяется соотношением [2]:
Коэффициент пульсаций на входе ёмкостного фильтра равен коэффициенту пульсаций на выходе мостового выпрямителя, который равен gin=0.67. Коэффициент пульсаций на выходе фильтра определён заданием и равен: gout=0.005. Таким образом, коэффициент сглаживания равен S=134.
Ёмкость конденсатора ёмкостного фильтра определяется соотношением [2]:
где m - кратность частоты сети и частоты первой гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения, для мостовой схемы m=2, Rn=0.5 кОм - активное сопротивление нагрузки.
Таким образом, подставив численные значения, получим:
Список использованных источников
1 Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - Москва : Энергоатомиздат, 1992. - 296 с.
2 Расчёт неуправляемого выпрямителя с фильтром и управляемого выпрямителя в режиме стабилизации выходного напряжения / Патраков И. А., Бутаков С. В., Василишин С. С. - Архангельск.: ФГАОУ ВПО «Северный федеральный университет имени М. В. Ломоносова, 2011. - 44 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Требования к электроприводу. Расчёт мощности и выбор двигателя. Расчёт и выбор основных элементов силовой схемы: инвертора, выпрямителя, фильтра. Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой системе, замкнутой системы электропривода.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.06.2014Постановка задачи синтеза электрического фильтра. Реализация схемы фильтра низких частот. Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Расчет спектра последовательности прямоугольных импульсов на входе и на выходе фильтра.
курсовая работа [597,8 K], добавлен 02.06.2015Схема выпрямителя с фильтром. Расчетная мощность, напряжение вторичной обмотки и коэффициент трансформации трансформатора. Параметры сглаживающего фильтра. Мощность и коэффициент трансформации трансформатора. Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке.
курсовая работа [644,6 K], добавлен 12.03.2012Нормирование фильтра низких частот - прототипа для полосового фильтра. Аппроксимация по Баттерворту и по Чебышеву. Реализация схемы ФНЧ методом Дарлингтона. Денормирование и расчет элементов схемы заданного фильтра. Расчет частотных характеристик ПФ.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.09.2012Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Выбор оптимального варианта структурной схемы вызывного устройства, используемого в составе зарядного устройства аккумуляторов. Определение объема трансформатора и реактора. Расчет характеристик инвертора и выбор компонентов его принципиальной схемы.
контрольная работа [346,7 K], добавлен 07.07.2013Проектирование схемы фильтра. Частотное преобразование фильтром прототипа нижних частот. Определение передаточной функции фильтра. Характеристики ослабления проектируемого фильтра. Расчет параметров элементов звеньев методом уравнивания коэффициентов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 31.05.2012Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Переход от нормированной схемы ФНЧ-прототипа к схеме заданного фильтра. Расчет характеристик фильтра аналитическим методом. Расчет и построение денормированных частотных характеристик.
курсовая работа [444,5 K], добавлен 04.12.2021Сведения о простейших электрических фильтрах. Комплексный коэффициент передачи, частотные характеристики фильтра нижних частот. АЧХ и ФЧХ фильтра верхних частот и полосового фильтра. Расчет величин конденсаторов и сопротивлений при заданной частоте среза.
лабораторная работа [176,2 K], добавлен 22.10.2012Физические основы и принцип действия широкополосных фильтров. Метод расчета цепочных фильтров. Пример расчета фильтра нижних частот на заданные параметры. Построение полной характеристики затухания фильтра нижних частот. Расчет промежуточного полузвена.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.01.2011Понятие электрического фильтра. Выбор варианта фильтров в соответствии с требованиями. Моделирования фильтра в среде Еlektronics Workbench. Разработка и расчет фильтра высоких частот Чебышева. Разработка и расчет полосового фильтра Баттерворта.
курсовая работа [573,1 K], добавлен 15.07.2008Расчет трансформатора, входного фильтра и параметров сглаживающего фильтра. Выбор транзистора по максимальному (амплитудному) значению тока. Определение площади радиатора транзистора. Проверка преобразователя на устойчивость к возмущающим воздействиям.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.06.2015Стабилизация 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 19.12.2010Особенности управления электродвигателями переменного тока. Описание преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения. Динамические характеристики САУ переменного тока, анализ устойчивости.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 14.12.2010Проектирование схем LC-фильтра, ARC-фильтра, амплитудного корректора, расчет номинальных значений их параметров. Расчет характеристики ослабления проектируемых фильтров. Проверка заданной точности коррекции и других функций амплитудного корректора.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 27.02.2013Выбор структурной схемы (число, тип и мощность трансформаторов связи), расчет токов короткого замыкания. Общие сведения о релейной защите подстанции и принципы ее формирования. Разработка фильтра напряжения обратной последовательности, его схема.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.07.2012Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Назначение полевых транзисторов на основе металлооксидной пленки, напряжение. Вольт-амперная характеристика управляющего транзистора в крутой линейной части. Передаточная характеристика инвертора, время переключения. Вычисление скорости насыщения.
контрольная работа [103,9 K], добавлен 14.12.2013Назначение фильтрующих цепей в диапазоне СВЧ. Полосовой фильтр из полуволновых разомкнутых резонаторов. Возможные варианты схем фильтра-прототипа. Структура коаксиальной линии. График вероятности безотказной работы полосового фильтра, расчет допусков.
курсовая работа [567,2 K], добавлен 24.02.2014Определение импульса квадратичного тока. Составление схемы замещения и расчет параметров ее элементов. Расчет тока для заданного режима потребления, тока короткого замыкания и ударного тока для заданной точки замыкания. Выбор электрических аппаратов.
курсовая работа [131,2 K], добавлен 18.10.2009
