Информационная электроника преимущественно используется для управления информационными процессами. В частности, устройства информационной электроники являются основой систем управления и регулирования различными объектами, в том числе и аппаратами силовой электроники. Однако, несмотря на интенсивное расширение функций аппаратов силовой электроники и областей их применения основные научно-технические проблемы и задачи, решаемые в области силовой электроники, связаны с преобразованием электрической энергии.
В настоящем конспекте лекций изложены теоретические сведения об основах теории преобразования электрического тока. Приведены схемы неуправляемых, управляемых и частично управляемых трехфазных выпрямителей. Рассмотрены принципы их работы, методы анализа и расчета, энергетические характеристики и технико-экономические показатели.
1. Преобразование электроэнергии. Классификация и
структурная схема преобразователей
1.1. Преобразование электроэнергии и классификация
преобразователей
Во всех странах мира, в том числе и в России, для выработки и передачи электроэнергии используется преимущественно переменный ток с частотой f = 50 Гц (за исключением США и некоторых других стран, где за основную принята частота f = 60 Гц).
Это объясняется двумя причинами:
1) источник электрической энергии переменного тока – синхронный генератор прост как по конструкции, так и с точки зрения эксплуатации;
2) электрическую энергию переменного тока достаточно просто трансформировать, то есть преобразовывать с одной ступени напряжения в другую.
Электрическую энергию переменного тока высокого напряжения возможно экономично передавать на очень большие расстояния.
Однако, ряд приемников электрической энергии требует постоянного тока. Для одних приемников это единственно технически приемлемый род тока, для других он обеспечивает ряд важных технико-экономических преимуществ. В настоящее время свыше 40 % всей вырабатываемой электрической энергии переменного тока преобразовывается в постоянный ток.
В ряде случаев электрическая энергия используется в виде переменного тока повышенной частоты или токов специальной формы (например, импульсной и др.).
Разнообразие в видах вырабатываемой и потребляемой электрической энергии вызывает необходимость ее преобразования.
Основными видами преобразования электроэнергии являются:
1) выпрямление – преобразование переменного тока в постоянный;
2) инвертирование – преобразование постоянного тока в переменный;
3) преобразование частоты – преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.
Аппараты и устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии, называются преобразователями.
Преобразование электроэнергии может производиться различными способами.
Традиционным для электротехники является преобразование посредством электромашинных агрегатов, состоящих из двигателя и генератора, объединенных общим валом (система Г-Д). Недостатки этого способа – наличие подвижных частей, инерционность и т.д.
В настоящее время огромное значение уделяется разработке способов статического преобразования электроэнергии.
Основными элементами силовой электроники, ставшими базой для создания статических преобразователей, явились полупроводниковые приборы, подразделяемые на управляемые и неуправляемые.
Полупроводниковые преобразователи по сравнению с электромашинными имеют ряд достоинств:
– малые габариты и масса;
– обеспечение бесконтактной коммутации токов в силовых цепях;
– высокие регулировочные характеристики и энергетические показатели;
– возможность использования в автоматизированных системах;
– бесшумность в работе, отсутствие вибрации и так далее.
Благодаря указанным преимуществам статические преобразователи получают все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и на железнодорожном транспорте.
В зависимости от режима работы статических полупроводниковых преобразователей, их можно подразделить следующим образом (рис. 1).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.