Файл: Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине Силовая преобразовательная техника.pdf

36
№№ вучэбных заняткаў
Назва радзелаў, назвы тэм па вучэбнай праграме, назвы тэм асобных вучэбных заняткаў
Колькасць вучэбных гадзін
1 2
3 21
Практическая работа №2 Проверка СПП по току и перегрузочной
2 способности. Выбор СПП по напряжению
22
Практическая работа №3 Расчет питающего трансформатора
2
(реактора).Выбор сглаживающего дросселя.
Тема 2.5 Реверс двигателя при питании от выпрямителя.
4 23
Реверс двигателя при питании от выпрямителя.
1
ОКР №1.
1 24
Анализ ОКР №1. Классификация схем реверсивных
2 преобразователей.
25
Лабораторная работа №5 Исследование аналоговой системы
2 управления однофазного управляемого выпрямителя.
26
КП №1 Выбор силовых полупроводниковых
2 приборов (СПП) по току.
Тема 2.6 Внешняя и регулировочная
4 характеристики выпрямителя
27
Внешняя и регулировочная
2 характеристики выпрямителя
28
Практическая работа №4 2
Расчет внешней характеристики выпрямителя
29
КП №2 Выбор СПП по напряжению.
2
Тема 2.7 Источники возникновения помех в
6 выпрямителях.
30
Источники возникновения помех в
2 выпрямителях.
31
Способы подавления помех на стороне постоянного и переменного
2 по тока. Применение фильтров в выпрямителях.
32
Практическая работа №5 2
Расчет и выбор защитных RC-цепочек
33
КП №3
Выбор силового трансформатора (реактора).Выбор
2 сглаживающего дросселя. Проверка раздела №1.
Раздел 3 Инверторы.
8 34
Тема 3.1 Классификация и область
2 применения инверторов. Основные схемы.
Тема 3.2 Однофазный автономный инвертор
6 35
Однофазный автономный инвертор
2 36
КП №4 Построение структурной схемы
2
СИФУ. Проверка раздела №2.
37
Практическая работа № 6
Исследование работы
2 трехфазного инвертора, ведомого сетью
38
Лабораторная работа №6 Исследование работы трехфазного
2 мостового инвертора на IGBT-транзисторах.

37
Тып вучэбных заняткаў
Вучэбна-метадычныя матэрыялы, сродкі навучання
Заданне для навучэнцаў на дом
Заўвагі
4
5
6
7
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет практической работы
[7], c.21-24
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет практической работы
[4], c.172-175
Урок изучение нового материала
РМ по теме 2.5
[4], c.80-84
Урок контроля знаний
Карточки с заданием на ОКР №1
Урок изучение нового материала
РМ по теме 2.5
[4], c.96-105,
[5], c.67-72
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет лабораторной работы
[4], c.47-52
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет
МУ раздел 1
Урок изучение нового материала
РМ по теме 2.6
[1], c.293-310, презентация
[6], c.79-82
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет практической работы
[6], c.79-82
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 1
Урок изучение нового материала
РМ по теме 2.7
[4], c.175-178
Урок изучение нового материала
РМ по теме 2.7
[4], c.178-181
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет практической работы
[4], c.178-181
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 2
Урок изучение нового материала
РМ по теме 3.1
[1], c.342-347 презентация
Урок изучение нового материала
РМ по теме 3.2
[1], c.380-397
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 3
ГЧ
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет практической работы
[1], c.343-347
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет лабораторной работы
[6], c.109-110

38
№№ вучэбных заняткаў
Назва радзелаў, назвы тэм па вучэбнай праграме, назвы тэм асобных вучэбных заняткаў
Колькасць вучэбных гадзін
1 2
3 39
КП №5 Проектирование и расчет узлов СИФУ. Расчет устройства
2 синхронизации. Проверка раздела №3.
Раздел 4. Широтно-импульсные преобразователи.
14
Тема 4.1 Тиристорные ШИП
4 40
Схемы тиристорных ШИП
2
ШИП с параллельной емкостной коммутацией.
41
ШИП с последовательной емкостной
2 коммутацией.
42
КП №6 Проектирование и расчет генератора
2 опорного напряжения и нуль-органа.
Тема 4.2 Транзисторные ШИП
10 43
Схемы транзисторных
2 нереверсивных ШИП
44
Схема транзисторного реверсивного ШИП с
2 диагональной и симметричной коммутацией
45
Схема транзисторного реверсивного ШИП с
2 несимметричной коммутацией
46
КП №7 Построение и расчет формирователя длительности
2 импульсов, распределителя импульсов и выходных формирователей.
47
Лабораторная работа №7 Исследование трехфазного мостового
2
ШИП с симметричным законом управления
48
Лабораторная работа №8 Исследование трехфазного мостового
2
ШИП с несимметричным законом управления
Раздел 5 Преобразователи частоты и напряжения.
12 49
Тема 5.1 Преобразователь переменного напряжения.ТК
2 50
КП №8 Составление принципиальной схемы
2 преобразователя и перечня элементов. Проверка раздела №4.
Тема 5.2 Двухзвенные преобразователи частоты
8 51
Двухзвенные преобразователи частоты. Классификация
2 преобразователей частоты.
52
КП №9 Расчет и построение внешней
2 характеристики преобразователя. Проверка раздела №5.
53
Структурная схема
2 двухзвенного ПЧ.
54
КП №10 Оформление курсового проекта. Заключение . Литература.
2
Перечень ТНПА. Проверка раздела №6.
55
Лабораторная работа №9 2
Исследование работы преобразователя частоты
56
Схеме электрическая принципиальная
2 двухзвенного ПЧ
57
Тема 5.3 Непосредственный преобразователь частоты.
1

39
Тып вучэбных заняткаў
Вучэбна-метадычныя матэрыялы, сродкі навучання
Заданне для навучэнцаў на дом
Заўвагі
4
5
6
7
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 4
Урок изучение нового материала
РМ по теме 4.1
[2], c.405-410 презентация
Урок изучение нового материала
РМ по теме 4.1
[2], c.420-425 презентация
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 4
Урок изучение нового материала
РМ по теме 4.2
[2],c.430-433
Урок изучение нового материала
РМ по теме 4.2
[2],c.434-437 презентация
Урок изучение нового материала
РМ по теме 4.2, презентация
[2],c.435-437 повтор тем 3.1-4.2
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 4
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет лабораторной работы
[2],c.434-437
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет лабораторной работы
[2], c.435-437
Урок комбинированный
РМ по теме 5.1 Карточки ТК
[1], c.437-439
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ раздел 5
ГЧ
Урок изучение нового материала
РМ по теме 5.2
[8], c.80-91
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет,
МУ
раздел 6
Урок изучение нового материала
РМ по теме 5.2, стенд-макет
[8], c.80-91
Урок системат. и обобщений
Инструкция
Отчет, МУ
Урок формирования новых умений
Инструкция по выполнению
Отчет лабораторной работы
[1], c.437-439
Урок изучение нового материала
РМ по теме 5.2
[6], c.146-148 видеоролик повтор тем 2.5-5.3
Урок изучение нового материала
РМ по теме 5.3
[1], c.443-447

40
№№ вучэбных заняткаў
Назва радзелаў, назвы тэм па вучэбнай праграме, назвы тэм асобных вучэбных заняткаў
Колькасць вучэбных гадзін
1 2
3
ОКР №2 1
Раздел 6 Направление развития преобразовательной техники.
6 58
Анализ ОКР№2Тема 6.1 Современные СПП.
2 59
Тема 6.2 Развитие элементной базы управляющих устройств.
2 60
Тема 6.3 Промышленные преобразователи.
2

41
Тып вучэбных заняткаў
Вучэбна-метадычныя матэрыялы, сродкі навучання
Заданне для навучэнцаў на дом
Заўвагі
4
5
6
7
Урок контроля знаний
Карточки с заданием на ОКР №2
Урок изучение нового материала
РМ по теме 6.1, презентация
[1], c.341-342
Урок изучение нового материала
РМ по теме 6.2
[1], c.344-345
Урок изучение нового материала
РМ по теме 6.3
[1], c.346-348

42
Занятие 1
Введение. Цели и задачи дисциплины.
Программа дисциплины
«Силовая преобразовательная техника» предусматривает изучение принципов построения, расчета, проектирование полупроводниковых преобразователей электрической энергии, а также их узлов.
Изучение курса «Силовая преобразовательная техника» базируется на изучении следующих дисциплин «Теоретические основы электротехники»
(ТОЭ), «Электрические машины», «Основы промышленной электроники».
В результате изучения дисциплины учащиеся должны знать:
- общие цели и задачи полупроводниковых преобразователей;
- основные полупроводниковые приборы, принцип действия, область применения;
- классификация полупроводниковых преобразователей;
- схемы силовых полупроводниковых преобразователей;
- основные узлы силовых элементов и элементов системы управления силовыми полупроводниковыми преобразователями;
- принцип действия силовых полупроводниковых преобразователей;
- анализировать принципы действия схем силовых полупроводниковых преобразователей;
- читать принципиальные схемы;
- рассчитывать и проектировать силовые полупроводниковые преобразователи;
- пользоваться справочной литературой.
Электропривод- это устройство преобразующее электрическую энергию в механическую и управляющее параметрами полученного движения.
Электропривод использует более 50% вырабатываемойэлектроэнергии.
По управляемости электропривод разделяют на нерегулируемый, который работает практически при постоянной скорости, и регулируемый, где скорость изменяется в соответствии с требованиями технологического процесса.
Типовой регулируемый электропривод представлен на рисунке 1.

43
Рисунок 1 - Структурная схема регулируемого электропривода
На рисунке приняты следующие обозначения:
СП — силовой преобразователь;
ЭД — электродвигатель;
ПМ — передаточный механизм;
У У — управляющее устройство;
СИФУ — система импульсно-фазового управления;
ИМ — исполнительный механизм;
ДОС — датчик обратной связи.
Он состоит из силового преобразователя СП, электродвигателя ЭД, передаточного механизма ПМ, связанного с исполнительным механизмом ИМ рабочей машины или механизма, и управляющего устройства УУ (рис. В.1).
Силовой преобразователь изменяет параметры электрической энергии
(напряжение, ток, частоту), посредством которых регулируется скорость и момент на валу электродвигателя. Передаточный механизм необходим для согласования параметров механической энергии (скорости, момента) исполнительного механизма и электродвигателя. Управляющее устройство в современном регулируемом электроприводе состоит из контроллера движения
(скорость, положение) и электрического контроллера, посредством которого регулируется напряжение (или поток осцепление и момент) или ток электродвигателя.
Контроллер - специализированное техническое устройство, предназначенное для управления другими устройствами путем получения информации в виде цифровых данных или аналого-дискретного сигнала от внешнего устройства (ЭВМ, датчики или иное устройство), преобразования этой информации по специальному алгоритму и выдачи управляющих

44 воздействий в виде цифрового или аналого-дискретного сигнала. Чаще всего контроллеры представляют собой программируемые устройства, имеющие в своем составе программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) или специализированные процессоры.
Управляющее устройство в общем случае через линии связи (интерфейс) подает управляющие сигналы (команды) на СП, ЭД и ПМ. С помощью датчиков (или наблюдателей) сигналы обратной связи (напряжение, ток, потокосцепление, момент, скорость, положение) по линиям обратной связи поступают в управляющее устройство, где анализируются и принимают участие в выработке управляющих команд.

45
Занятие 2
Раздел 1. Преобразовательная техника. Тема1.1 Назначение и область
применения силового преобразователя.
Силовая электроника — область техники, связанная с управлением потоками электроэнергии посредством мощных электронных приборов.
Термин «силовая электроника» получил широкое распространение сравнительно недавно. До его появления преимущественно использовался термин «силовая преобразовательная техника».
В настоящее время из многообразия силовых электронных устройств можно выделить следующие основные их виды:
— преобразователи электрической энергии:
• выпрямители;
• инверторы;
• преобразователи частоты;
• преобразователи постоянного тока в постоянный;
—регуляторы и стабилизаторы напряжения (тока):
• переменного тока;
• постоянного тока;
— статические аппараты управления и защиты постоянного и переменного
тока:
• реле;
• контакторы;
• защитные прерыватели;
• ограничители перенапряжений;
• пускорегулирующие аппараты;
— статические компенсаторы реактивной мощности;
— активные и гибридные фильтры;
— формирователи мощных импульсов электроэнергии.
Полупроводниковые преобразователи электрической энергии (ППЭЭ) предназначены для преобразования параметров электрической энергии (рода тока, частоты, величины напряжения и т.д.) и для регулирования, то есть целенаправленного изменения потока мощности, передаваемого в нагрузку.
ППЭЭ получили широкое применение в трех областях промышленности:
1) электропривод постоянного и переменного тока;
2) электротехнологические установки (станки);
3) электроэнергетические установки (печи, распределительные щиты, подстанции).
Широкое применение устройств преобразовательной техники обусловлено преимуществами полупроводниковых приборов и элементов микроэлектроники
– малыми габаритами, быстродействием, чувствительностью, надежностью, экономичностью и широкими возможностями преобразовательной информации.
Принцип действия преобразователя основан на периодическом включении и выключении силовых полупроводниковых приборов (СПП, ключей). Под включением прибора понимается перевод его в открытое,

46 проводящее состояние, а под выключением - в непроводящее (закрытое) состояние по определенному алгоритму, выполнение которого приводит к достижению поставленной перед преобразователем цели. Приборы, работающие в ключевом режиме (открыт, закрыт) называются вентилями.
Преобразователи, выполненные на вентилях, называются вентильными преобразователями.
Основные виды СПП:
1) диоды (неуправляемые ключи);
2) тиристоры: обычные и запираемые (управляемые ключи);
3) симметричные тиристоры - симисторы;
4) транзисторы: биполярные, полевые, силовые типа IGBT и др.
Важное значение для работы преобразователя имеет способ включения
СПП, или его коммутации. Известно 2 вида коммутации ключей:
1) естественная коммутация (ЕК);
2) искусственная (принудительная) коммутация (ИК).
Под естественной коммутацией понимается выключение прибора под действием изменяющего свой знак напряжения источника питания преобразователя. Под принудительной коммутацией понимается выключение прибора с помощью дополнительного источника питания (коммутирующий конденсатор и коммутирующий ключ), которые вводятся в схему для коммутации основного ключа. Каждый преобразователь электрической энергии является законченным устройством, включающим в себя ряд функциональных узлов.
Классификация ППЭЭ
ППЭЭ делятся на простые и сложные. В свою очередь простые преобразователи имеют классификацию, которая представлена в виде блок- схемы на рисунке 1.
Рисунок 1 – Классификация простых преобразователей
Инвертор – устройство, предназначенное для преобразования постоянного напряжения в переменное.
Зависимый инвертор предназначен для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение сети с постоянной амплитудой и

47 частотой.
Автономный инвертор предназначен для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение сети с регулируемой амплитудой и частотой.
Однако, простые преобразователи не всегда могут обеспечить режимы, которые необходимы для работы технологических установок. В таких случаях используются сложные преобразователи, в которых несколько простых схем преобразователей соединены тем или иным образом.
Сложные преобразователи бывают:
1) с однократным преобразованием энергии;
2) с многократным преобразованием энергии.

48
Занятие 3